和谐机车辅助变压器铂电阻温度传感器PT100故障研究

和谐机车辅助变压器铂电阻温度传感器PT100故障研究

江禄卿

 湖南联诚轨道装备有限公司  412001

摘要：铂电阻温度传感器PT100在和谐机车辅助变压器上的故障研究和相应的改进措施。

关键词：温度传感器、PT100、电阻

Research on PT100 fault of temperature sensor with PT resistance in auxiliary transformer of HX locomotive

Jiang Luqing

(Hunan Lince Rolling Stock Equipment Co. , Ltd.)

Abstract：The fault research and corresponding improvement measures of PT100 platinum resistance temperature sensor on the auxiliary transformer of HX locomotive.

Keywords：Temperature sensor, PT100, resistance

一、铂电阻温度传感器PT100功能简介

辅助变压器通过铂电阻温度传感器PT100检测到辅助变压器温度大于145℃超过10S，则会超温报警；检测到辅助变压器温度大于150℃超过10S，则会超温保护。

二、铂电阻温度传感器PT100故障机理

铂电阻温度传感器PT100内部结构见图1。

图1 温度传感器PT100内部结构

铂电阻温度传感器PT100安装在辅助变压器线圈的气道内，因辅助变压器安装在辅助变压器柜内，造成辅助变压器超温报警的原因可能是以下三种情况：

1、铂电阻温度传感器PT100引脚在焊缝处断开。

2、铂电阻温度传感器PT100引脚在中间断开。

3、铂电阻温度传感器PT100引脚与陶瓷断开。

造成上述三种情况的主要原因是铂电阻温度传感器PT100在制作过程中有缺陷和半成品转运不当，芯片引脚受到外力作用使其受到损伤。铂电阻温度传感器PT100芯片和焊接连接的电缆线整体封装在聚四氟乙烯保护管内，聚四氟乙烯保护管在外力作用下容易变形，导致芯片引脚受到挤压弯曲变形，在长期高温、振动工况下最终导致断开，发生故障。

三、铂电阻温度传感器PT100机车上检测

测量时环境温度：26℃

铂电阻温度传感器PT100电阻值(Ω)标准为：100-120Ω。

1、机车静置状态下(未通电)，铂电阻温度传感器PT100电阻值为111.0Ω，阻值正常；

2、机车升弓状态下(通电后)，辅助变压器在经过约7分钟的通电后，其温度由26℃上升到35℃，铂电阻温度传感器PT100无异常。

3、机车运行状态下，辅助变压器温度从108℃突增至134℃，而机车静置状态下(未通电)检测和通电状态下的低温检测，铂电阻温度传感器PT100正常。

初步认为是铂电阻温度传感器PT100引脚发生故障(低温闭合，高温断开)。

四、铂电阻温度传感器PT100故障复现试验

故障复现实验步骤：

1、选取1根铂电阻温度传感器PT100模拟故障现象(芯片引脚断裂但仍搭接连接。

2、用万用表测量铂电阻温度传感器PT100常温静置状态下的电阻值，标准值为100~120Ω，实测值为110.3Ω，电阻值正常，说明芯片引脚在常温下搭接连接。

3、将铂电阻温度传感器PT100放入150℃恒温油箱中，模拟高温环境，用万用表测量铂电阻温度传感器PT100的电阻值，为1.179MΩ，电阻值异常，说明芯片引脚在高温下已断开。

4、将铂电阻温度传感器PT100从150℃恒温油箱中取出，待温度降至常温后测量其电阻值，为117Ω，电阻值正常，说明芯片引脚常温下又搭接连接。

通过故障再现，确认是铂电阻温度传感器PT100引脚发生故障，即低温闭合，高温断开，还原了故障现象。

五、改进措施

新选型的铂电阻温度传感器PT100与故障铂电阻温度传感器PT100对比。

1、测温头改进

改进前测温头采用采用聚四氟乙烯保护管，用热缩套管、导热绝缘胶进行绝缘处理。改进后测温头采用金属保护管保护，测温芯片处理采用热缩套管、绝缘胶带和3次绝缘软胶和硬胶干胶保护芯片和细致绝缘处理。改进后测温头优点：抗压能力强，防止外力损坏芯片，可靠性高，电缆外径圆整，防护性能好。

2、芯片连接改进

芯片电阻焊焊接处圆整无毛刺，引脚无弯曲，用热缩套管进行绝缘处理。改进后芯片连接优点：电阻焊焊接处连接可靠、稳定。

3、芯片连接检测改进

改进前芯片焊接后采用电子放大镜进行监测。改进后芯片焊接后采用电子放大镜和X光机进行100%检测。改进后连接检测优点：全部可以筛除掉引脚弯曲，引脚损伤，引脚容深浅等不良品，确保芯片连接质量可靠稳定。

4、制造过程管控改进

4.1、将铂电阻温度传感器PT100芯片封装于不锈钢金属管内，防止芯片引脚变形；

4.2、铂电阻温度传感器PT100元件焊接及焊接检查过程中，全程注意 PT100 元件的防护，全过程中若出现 PT100 元件引脚折弯达到或超过 90°的情况，则此 PT100 元件做报废处理。

4.3、定制摆放盒，对焊接后的半成品分隔管控，确保对铂电阻温度传感器PT100芯片引脚起到有效保护。

参考文献

[1]王颖，王少详、康良，DF 4型温度传感器的故障原因及对策，《铁道机车车辆工人》2001年第7期

[2]卿大全，郭明琼，最新传感器选用手册，中国电力出版社

[3]周继明，江世明，传感器技术与应用，中南大学出版社

作者简介格式：江禄卿（1985年），男，汉，籍贯（江西省抚州市），湖南联诚轨道装备有限公司，大学本科，工程师，轨道交通研究方向

1/5