Испытания тяговых электрических машин

Согласно ГОСТ 2582-72 предусматривается четыре вида испытаний:

· приемосдаточные;

· типовые;

· периодические;

· ресурсные.

Приемосдаточные испытания проводят для проверки соответствия установленным техническим требованиям и условиям каждой изготовленной машины.

Типовые испытания проводят для установления номинальных и предельных данных, получения их характеристик и детальной проверки работоспособности. Обычно это делается для машин новых типов, или же при изменении конструкции, материалов, технологии изготовления и т. д. Как правило, снимают характеристики десяти машин и в качестве типовых принимают усредненные значения.

Периодические испытания машин серийного производства выполняются раз в два года или по требованию заказчика. Число машин заранее оговаривается.

Ресурсные испытания проводятся для проверки надежности и назначения ресурсов машин. Число машин в опытной партии оговаривается с заказчиком. По согласованию сторон могут быть проведены дополнительные испытания по специальному протоколу.

На приемосдаточных испытаниях проверяется:

1) сопротивление обмоток в холодном состоянии;

2) температура нагрева обмоток, коллектора, подшипников при часовом режиме;

3) частота вращения якоря в обоих направлениях при номинальных значениях электрических параметров (U, I и т. д.);

4) испытываемая машина при повышенной частоте вращения;

5) электрическая прочность изоляции, ее сопротивление между токоведущими частями;

6) биение коллектора, коммутация и уровень вибрации.

При типовых испытаниях сначала выполняется программа приемосдаточных испытаний и кроме того:

1) тепловые испытания в генераторном режиме;

2) снимаются нагрузочные и скоростные характеристики;

3) определяются потери и КПД;

4) определяется зона наилучшей коммутации;

5) определяются кривые затухания главного и коммутирующего магнитных потоков;

6) определяется индуктивность обмоток;

7) определяется зависимость статического напора во входной камере машины от расхода воздуха;

8) проводятся испытания на влаго- и вибропрочность.

Программы периодических испытаний аналогичны программам типовых испытаний. Поскольку испытанию подвергаются мощные машины, то необходимы специальные стенды и методы испытания тяговых машин.

 

13.1. Нагрузка испытуемых машин
и стенды для их испытаний

Обычно для испытаний применяют два метода:

1) непосредственной нагрузки;

2) взаимной нагрузки.

Схема при испытании по методу непосредственной нагрузки изображена на рис. 13.1.

Рис. 13.1. Схема непосредственной нагрузки

 

Нагружен тяговый двигатель или другой такой же двигатель-гене­ра­тором. Такая нагрузка необходима, для того чтобы не образовалось разносное вращение. Это обычный недостаток двигателей последовательного возбуждения.

Регулируется нагрузка с помощью реостатов R_н и резисторов R_рег. Причем это в схеме изображено для простоты R_рег. На самом деле это могут быть тиристорные регуляторы или другие устройства, призванные обеспечить указанные задачи.

Выделенная генератором энергия гасится на резисторе R_нагр. Отсюда достоинства и недостатки схемы.

Достоинство – простота схемы.

Недостатки – практически вся мощность, потребляемая двигателем из сети, гасится на резисторе R_н.

Поэтому применяют схемы с взаимной нагрузкой (рис. 13.2).

 

Рис. 13.2. Схема взаимной нагрузки: ЛГ – линейный генератор; АД₂, АД₂ – асинхронные двигатели; RЛГ – резистор (реостат); ВДМ – вольтодобавочная машина; R_вдм – реостат; ТГ – тахогенератор

Ниже приведена схема взаимной нагрузки, наиболее распространенная на заводах и депо, – это схема взаимной нагрузки с вольтодобавочной машиной.

Как уже говорилось, обычно для испытаний двигатель и генератор (Д и Г) – это однотипные машины.

Линейный генератор ЛГ – генератор с независимым возбуждением, приводящийся во вращение асинхронным двигателем АД₁; RЛГ – резистор (реостат) служащий для регулирования тока возбуждения линейного генератора; ВДМ – вольтодобавочная машина – это вспомогательный генератор, который так же приводится во вращение своим асинхронным двигателем АД₂ (напряжение на его зажимах регулируется с помощью реостата R_вдм, который включен в цепь обмотки возбуждения ВДМ); ТГ – тахогенератор – указатель частоты вращения двигателя.

Двигатель и генератор включены встречно и поэтому при подаче напряжения от ВДМ при разомкнутом контакторе К по ним протекает одинаковый ток, но так как Д и Г – машины однотипные, якоря машин вращаться не будут.

После замыкания контактора К и возбуждения ЛГ происходит подпитка двигателя током I_лг и отпитка генератора этим же током. Момент двигателя становится больше, чем генератора, и машины начинают медленно вращаться. Скорость их будет зависеть от разности моментов. По схеме видно, что, генератор отдает свою энергию двигателю. Ну, а поскольку «вечных двигателей» не бывает, то для компенсации потерь существуют вольтодобавочная машина и линейный генератор.

Для выяснения мощности и более детального рассмотрения функций ЛГ и ВДМ необходимо построить зависимость и рассмотреть электрическое равновесие в контуре генератор-двигатель

 

,

 

где r_вдм – сопротивление обмотки ВДМ, находящейся в цепи тока генератора; – сопротивление обмотки дополнительных полюсов и компенсационной обмотки; r_д – сопротивление всех обмоток двигателя; r_вг – сопротивление обмоток возбуждения генератора.

Так как , то

 

.

 

Из уравнения видно, что напряжение ВДМ полностью компенсирует падение напряжения в обмотках двигателя и генератора.

Напряжение U_k на зажимах двигателя зависит от напряжения линейного генератора U_лг и падение напряжения в обмотке генератора

,

из этого уравнения

,

 

мощность вольтодобавочной машины

 

;

 

,

 

мощность линейного генератора

 

или

.

По приведенным формулам определяются параметры схемы.

Часто на практике в депо, на заводах и в лабораториях используют статические преобразователи, выполняющие функции линейного генератора и вольтодобавочной машины.

 

Заключение

В настоящее время намечается рост выпуска новых локомотивов, в том числе по типажу и сериям. Настоящее пособие предусматривалось, в значительной мере, как пособие для студентов специальности «Электрический транспорт железных дорог» изучающих дисциплину «Тяговые электрические машины». Основной упор делался на свойства электрических машин, знание которых необходимо для инженеров, занимающихся эксплуатацией и ремонтом существующего подвижного состава. Электровозы Российских железных дорог с коллекторными тяговыми двигателями еще долгое время будут основной тяговой силой, осуществляющей перевозки по стальным магистралям. Вместе с тем в пособии затронут ряд вопросов тяговых двигателей переменного тока. Перспективы тягового привода, безусловно, за этими машинами. Это машины, которые уже сегодня становятся основным видом тяговых двигателей на современном подвижном составе. В дальнейшем, с развитием асинхронного привода, его типизацией и широким распространением у настоящего пособия возможно продолжение. Автор надеется, что пособие окажется полезным студентам электротехнических специальностей.

 

 

Библиографический список

1. Курбасов, А.С. Проектирование тяговых электродвигателей: учеб. пособие для вузов ж.-д. транспорта / А.С. Курбасов, В.И. Седов, Л.Н. Сорин; под. ред. А.С. Курбасова. – М.: Транспорт, 1987.

2. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины; под ред. В.И. Комарова и В.П. Умова. – М.: Энергоатомиздат, 1992.

3. Захарченко, Д.Д. Тяговые электрические машины и трансформаторы / Д.Д. Захарченко, Н.А. Ротанов, Е.В. Горчаков; под ред. Д.Д. Захарченко. – М.: Транспорт, 1992.

4. Проектирование тяговых электрических машин: учеб. пособие для вузов ж.-д. транспорта; под ред. М.Д. Находкина. – М.: Транспорт, 1976.

5. Тяговые электрические машины и преобразователи. – Л.: Энергия, 1977.

6. Давыдов, Ю.А. Тяговые электрические машины: метод. указания для выполнения курсового проекта / Ю.А. Давыдов. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1999. – 24 с.

7. Кацман, М.М. Электрические машины / М.М. Кацман. – М.: Высшая школа, 1990.

 

Разработчик

 

Доцент Е.Г. Середа

 

«_06_» __декабря_ 2016 г

 

Методические материал рассмотрен и утвержден на заседании кафедры «Электромеханические комплексы и системы»

«_06_» __декабря___ 2016 г., протокол № _4_

Заведующий кафедрой _________ В.В. Никитин