Thiết kế, chế tạo và lắp đặt rơ le áp suất
điều khiển điện tử trên đầu máy diesel TS. đỗ việt dũng
Bộ môn Đầu máy - Toa xe
Trờng Đại học Giao thông Vận tải

Tóm tắt: Các rơ le áp suất đợc sử dụng phổ biến trên đầu máy diesel hiện nay chủ yếu
l các rơ le chuyển đổi bằng cơ giới để đóng mở các tiếp điểm khống chế mạch điện điều khiển
đầu máy. Sau một thời gian khai thác, các rơ le ny bị thay đổi ngỡng tác động, khó điều chỉnh
chính xác, tuổi thọ sử dụng ngắn, giá thnh cao vì phải nhập khẩu từ nớc ngoi. Nội dung bi
báo trình by phơng án thiết kế, chế tạo v lắp đặt rơ le áp suất sử dụng chuyển đổi bằng
mạch điện tử đóng mở tiếp điểm khống chế áp suất cho đầu máy D12E.

Summary: Today relays for controlling pressure used in diesel locomotives are mainly
mechanical relays, which switch mechanically to open and close contact points, limiting the
current of controlling circuits. After some time in operation, these relays change their working
threshold; their life span is shortened. Moreover, they are expensive as imported products. The
paper focused on a method of designing, manufacturing and assembling a new kind of
pressure relays, in which electronic circuits are used to open and close contact points,
controlling pressure in D12E locomotives.

CT 2
I. Đặt vấn đề
Để các cụm thiết bị chính làm việc đúng chế độ, an toàn, trên các đầu máy diesel sử dụng
nhiều loại rơ le bảo vệ, khống chế: rơ le áp suất, nhiệt độ, chống quá tải, chống rãy máy, chống
chạm mát cao áp Rơ le áp suất (RLAS) đợc lắp trên mạch điện bảo vệ, chủ yếu để kiểm tra
áp suất dầu bôi trơn động cơ diesel, kiểm tra chất lợng làm việc của bầu lọc dầu, kiểm tra áp
suất của bơm dầu bôi trơn trớc để khởi động không tải đầu máy, kiểm tra áp suất máy nén gió

02 đế ép lò xo, trên đế có ê cu điều chỉnh áp suất tác động và kim chỉ áp suất. Khi chỉnh ê cu sẽ
thay đổi lực ép lò xo: một đế ép điều chỉnh áp suất giới hạn dới, đế còn lại điều chỉnh áp suất
giới hạn trên. Khi áp suất tăng, áp lực trong hộp xếp tăng làm hộp xếp dãn dài, thắng lực ép của
lò xo hồi vị, trục nối đĩa ép tỳ lên cơ cấu đòn bảy, làm đòn bẩy xoay xung quanh ổ đỡ chặn và
làm ê cu điều chỉnh cùng với đĩa ép lò xo giới hạn dới di chuyển theo. ở thời điểm nhất định,
ứng với ngỡng tác động (bảng 1), đuôi của đòn bẩy sẽ tỳ vào cơ cấu đóng (ngắt) làm đóng các
tiếp điểm thờng mở và ngắt các tiếp điểm thờng đóng của nó để khống chế mạch điện điều
khiển bên ngoài. Khi áp suất môi chất trong đờng ống giảm, quá trình xảy ra ngợc lại. Bảng 1. Vị trí v áp suất ngỡng đóng-mở rơ le áp suất TSV-6E-6-T3 đầu máy D12E
TT Tên gọi (vị trí) Khoảng làm việc (KG/cm
2
)
1
2
3
Rơ le áp suất dầu bôi trơn động cơ diesel
Rơ le áp suất khí ép của đoàn xe
Rơ le áp suất mạch chống ngủ gật
3.00 3.36
3.50 4.50
0.00 1.50
Tơng tự nh các loại RLAS cơ giới, trong quá trình khai thác rơ le TSV-6E-6-T3 cũng có
các nhợc điểm rất khó khắc phục: độ chính xác và tần số đóng ngắt khi làm việc thấp, rất khó
điều chỉnh, trọng lợng và kích thớc lớn, tuổi thọ của các công tắc (tiếp điểm) thấp, phải sửa
chữa, thay thế thờng xuyên, phải nhập khẩu nên giá thành cao và không chủ động đợc vật t
phụ tùng thay thế nên cần có loại rơ le thay thế.
III. Thiết kế v chế tạo thiết bị
Các RLAS đợc thiết kế chế tạo cần làm việc đúng tính năng, làm việc tin cậy trong điều

I
U,I
ĐN
SSSS
KĐKĐ
P
R
PP
R
RL
N
P
Uđk
I
I
U,I
ĐNHình 2. Sơ đồ khối của RLAS điện tử Vớí sơ đồ khối lựa chọn ở trên, cần tiến hành tính toán, lựa chọn các khối và đa ra phơng
án lắp đặt trên đầu máy cụ thể
3.2. Lựa chọn, thiết kế tính toán RLAS cho đầu máy:
3.2.1. Lựa chọn khối chuyển đổi áp suất [2], [3]
Để chuyển đổi tín hiệu áp suất môi chất công tác thành tín hiệu điều khiển của rơ le, có thể
sử dụng nhiều loại chuyển đổi cơ điện khác nhau (chuyển đổi piezo, chuyển đổi điện trở,
chuyển đổi điện dung). từ đối tợng đo qua chuyển đổi tạo thành tín hiệu điện sau cảm biến
đợc đa vào các bộ chuẩn hoá các tín hiệu để loại trừ sai số do ảnh hởng của chúng đến

Điện áp làm việc: 12V ữ 14V một chiều
Điện trở biến đổi tơng ứng với dải áp suất (0.0 ữ 10.0) KG/cm
2
là (0.0 ữ 180.0)
Phạm vi góc quét : = 90
0
Độ phân giải : 1.00%
Mô men quay : 0.5 N.m
Đờng kính dây : d = 0,2 mm, vật liệu bằng manganin hợp kim, điện trở suất = 28 /m,
dây có tráng emay cách điện, cốt dây quấn bằng vật liệu tectolit
Với loại chuyển đổi này, có thể lắp lên mọi loại đầu máy diesel hiện đang vận dụng trên đờng sắt nớc ta. Khi lắp lên đầu máy chỉ cần phải lắp thêm vào đầu chuyển đổi cút trung gian
phù hợp (hình 6) để giữ nguyên vị trí và đầu nối lắp đặt RLAS cũ.
3.2.2. Tính toán, xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch so sánh điều khiển
Toàn bộ các khối mạch còn lại của RLAS chế tạo đợc bố trí chung trên một panel. Để
tăng tính vạn năng cho rơ le, nguồn cấp là nguồn dải rộng từ 24V đến 110V là nguồn điện điều
khiển của các đầu máy khai thác trên ĐSVN.
a. Mạch so sánh điều khiển [4]
Linh kiện cơ bản của mạch so sánh và điều khiển sử dụng IC LM396, là loại IC tích hợp
cao đợc cung cấp trên thị trờng với giá rẻ và độ tin cậy cao. Nguồn cung cấp +12V, dòng tải
lớn hơn 300mA. Trên cơ sở các đặc tính, sơ đồ đấu tiêu chuẩn của mạch khuyếch đại thuật toán
và thông số của cảm biến chọn, xác định đợc các giá trị của các phần tử thụ động của mạch.
Sơ đồ nguyên lý của khối so sánh điều khiển đợc thể hiện trên hình 4.

LM396
R1
6.8K
R2

+12V
-
CT 2

Hình 4. Sơ đồ nguyên lý mạch so sánh điều khiển của RLAS
Trong đó: RP1= 680; RP2=220 ; RB - điện trở cảm biến; a1 v a3: tiếp điểm thờng mở;
a2: tiếp điểm thờng đóng; RL : cuộn dây điều khiển rơ le
Nguyên lý làm việc của mạch: đặt ngỡng đóng là áp suất nào đó cần khống chế (trong dải
áp suất làm việc của rơ le), tơng ứng với giá trị điện trở điều chỉnh RP1. Khi áp suất môi chất
công tác tăng lên làm thay đổi giá trị điện trở cảm biến RB, đến giá trị áp suất cần khống chế,
RB đạt giá trị tơng ứng, ICLM396 sẽ hoạt động, cấp dòng điện qua cuộn dây điều khiển rơ le
RL làm rơ le tác động: đóng tiếp điểm thờng mở a3 để cấp điện ra mạch ngoài và ngắt điện ở
mạch ngoài qua việc ngắt tiếp điểm thờng đóng a2 để gây tác động cần thiết khống chế mạch
điện đầu máy. Đồng thời rơ le cũng đóng tiếp điểm thờng mở a1 để ngắn mạch một phần điện


D2
D4
D3
18V
+110V
+24V
-
R4
10-10W
9K-0.5W
1.8K-20W
R6
BU 129
+12V
-
MA7812MA7812
D2
D4
D3
18V
+110V
+24V
-
R4
10-10W
9K-0.5W
1.8K-20W
R6
BU 129
+12V

ống dầu bôi trơn của đầu máy (hình 6).

CT 2 5 10
10
ỉ
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8

thời gian bơm dầu làm việc, RLTG mới đóng mạch cấp điện cho khởi động động cơ diesel.
0
110V
24V
1
2
3
110V
202 202
100
100
RLAS
355101
RLTG
R100
0
110V
24V
1
2
3
110V
202 202
100
100
RLAS
355101
RLTG
R100