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 Rн и резисторов Rрег. Причем это в схеме изображено для простоты Rрег. На самом деле это могут быть тиристорные регуляторы или другие устройства, призванные обеспечить указанные задачи.
Выделенная генератором энергия гасится на резисторе Rнагр. Отсюда достоинства и недостатки схемы.
Достоинство – простота схемы.
Недостатки – практически вся мощность, потребляемая двигателем из сети, гасится на резисторе Rн.
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; Rвдм – 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 Rвдм, 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 Iлг 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 rвдм – сопротивление обмотки ВДМ, находящейся в цепи тока генератора; 
– сопротивление обмотки дополнительных полюсов и компенсационной обмотки; rд – сопротивление всех обмоток двигателя; rвг – сопротивление обмоток возбуждения генератора.
Так как 
, то
.
Из уравнения видно, что напряжение ВДМ полностью компенсирует падение напряжения в обмотках двигателя и генератора.
Напряжение Uk на зажимах двигателя зависит от напряжения линейного генератора Uлг 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.
|
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