RU156788U1 - Устройство для стендовых испытаний асинхронных тяговых двигателей - Google Patents

Abstract

Устройство для стендовых испытаний асинхронных тяговых двигателей, содержащее закрепленную на фундаменте раму, на которой установлены соосно два испытуемых двигателя, валы которых соединены муфтой, а их статорные обмотки соединены между собой посредством электропреобразовательной установки, подключенной также к сети 3-фазного переменного тока, отличающееся тем, что в составе указанной электропреобразовательной установки предусмотрены автономные инверторы - по одному на каждый испытуемый двигатель, а также регулируемый источник постоянного напряжения и регулируемый источник постоянного тока, причем клеммы переменного тока каждого инвертора подключены к статорной обмотке соответствующего двигателя, клеммы постоянного тока инверторов соединены между собой и к этим соединениям подключен выход регулируемого источника постоянного напряжения, а в рассечку одного из этих соединений включен источник постоянного тока.

Description

Полезная модель относится к электромеханике, а точнее к стендам для нагрузочных испытаний мощных асинхронных электродвигателей переменного тока электровозов.

Известен стенд для испытаний асинхронных двигателей путем подключения их к стационарной сети трехфазного тока переменного тока с созданием тормозного момента при помощи нагрузочного генератора, обмотка которого подключена к реостату [Слоним Н.М. Испытания асинхронных двигателей при ремонте. М: Энергия, 1980.]. Это устройство применимо только для испытания двигателей малой мощности.

Тяговые асинхронные двигатели электровозов имеют номинальную мощность 1200 кВт и выше. Поэтому их испытания по указанной схеме приводят к большим потерям энергии, а сеть предприятия, выполняющего испытания, обычно не допускает таких нагрузок.

Этот недостаток устранен в устройстве для стендовых испытаний по методу возвратной работы, когда нагрузочный генератор постоянного тока отдает энергию в сеть посредством электромашинного преобразовательного устройства [Жерве Т.К. Промышленные испытания электрических машин. М.: Энергоатомиздат.1984.; Козлов Л.Г., Осипов С.С., Феоктистов В.П., Коновалов В.А. Стенд для испытания асинхронного тягового двигателя. Патент 99186, класс B60L 11/02, G01, 2010 г. (МИИТ).]. Такие устройства являются сложными и допускают испытания асинхронных двигателей только поодиночке, что снижает производительность испытательной станции.

В качестве прототипа целесообразно принять устройство для стендовых испытаний асинхронных тяговых двигателей, содержащее закрепленную на фундаменте раму, на которой установлены соосно два испытуемых двигателя, валы которых соединены муфтой, а их статорные обмотки соединены между собой посредством электропреобразовательной установки, подключенной также к сети 3-фазного переменного тока [Авилов В.Д. и др. Схема испытаний асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки. Патент 140678, класс G01R, 2014 (ОмГУПС).].

Недостаток прототипа заключается в его сложности из-за необходимости реализации при испытаниях номинального режима для обоих двигателей. Они имеют одинаковую частоту вращения

их скольжения тоже должны быть одинаковы, но противоположного знака, т.е.

Техническое решение по данной полезной модели обеспечивается реализацией номинального нагрузочного режима для обоих двигателей одновременно.

Это решение достигается за счет того, что в составе указанной электропреобразовательной установки предусмотрены автономные инверторы - по одному на каждый испытуемый двигатель, а также регулируемый источник постоянного напряжения и регулируемый источник постоянного тока, входы которых подключены к сети переменного тока, причем клеммы переменного тока каждого инвертора подключены к статорной обмотке соответствующего двигателя, клеммы постоянного тока инверторов соединены между собой и к этим соединениям подключен выход регулируемого источника постоянного напряжения, а в рассечку одного из этих соединений включен регулируемый источник постоянного тока.

Обеспечиваемый при этом эффект - это возможность проведения полного цикла испытаний по ГОСТ 11828-86 одновременно для обоих двигателей.

Существо полезной модели представлено на фиг. 1-2. На фиг. 1 показана принципиальная схема предложенного устройства. Она содержит испытуемые асинхронные двигатели 1 и 2, валы которых соединены муфтой 3. Двигатели установлены на стационарной раме 4, для чего использованы типовые элементы подвески двигателя на раме электровоза. Для каждого двигателя 1-2 предусмотрен автономный инвертор 5-6. Целесообразно использовать инверторы электровоза, которые предназначены для этих двигателей и которые вместе с двигателями поступают в ремонт (по регламенту подъемочного или заводского ремонта). Таким образом, данный стенд позволяет при необходимости проводить комплексную проверку агрегата «Инвертор-двигатель». Каждый инвертор 5-6 клеммами переменного тока подключен к обмотке своего двигателя 1-2. Клеммы постоянного тока инверторов 5-6 соединены между собой проводами 7-8, к которым подключены выходы регулируемого источника 9 постоянного напряжения. В рассечку провода 7 включены выходы регулируемого источника 10 постоянного тока.

Источник 9 подключен к сети трехфазного переменного тока (фазы A, B, C). Он рассчитан на максимальное испытательное напряжение двигателей 1-2 и содержит повышающий трансформатор 11 и управляемый выпрямитель 12. Источник 10 рассчитан на максимальный ток инверторов 5-6. Он содержит трансформатор 13 с противовключенными тиристорными блоками 14-16 на входе и с диодным мостовым выпрямителем 17, включенным в рассечку провода 7.

Кроме того, в состав устройства входят блоки управления инверторами 5-6, выпрямителем 12 и тиристорами 14-16, а также контрольно-измерительная аппаратура. Все это характерно для аналогичных испытательных стендов и поэтому на фиг. 1 не показано.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии двигатели 1-2 неподвижны, инверторы 5-6 и источники 9-10 выключены. Для начала испытаний включают источник 9 с минимальным напряжением на выходе, т.е. на проводах 7-8 (примерно 60-170 В). После этого включают инверторы 5-6 с минимальной частотой и далее реализуют разгон двигателей 1-2 до номинальной частоты вращения f_вр≈60 Гц, повышая частоту инвертора 5-6, а напряжение - источником 9.

Поскольку валы двигателей 1-2 соединены муфтой 3, то при этом двигатель 2 вращается с такой же частотой f_вр, как и двигатель 1. Это позволяет постепенно перевести его в генераторный режим при помощи инвертора 5, работающего с частотой f₁<f_вр, где f₁ - частота 3-фазного переменного тока на статорной обмотке двигателя 1. При этом двигатель 2 продолжает работать в двигательном режиме f₂>f_вр и абсолютные скольжения f_ск обоих двигателей по модулю примерно одинаковы, т.е.

(f_ск2=f₂-f_вр)≈|f_ск1=f₁-f_вр|.

Рассмотренный процесс перевода двигателя 1 в генераторный режим реализуется аналогично тому, как это происходит на электровозе ЭП10 при переключении с режима тяги на режим торможения. Детально этот процесс переключения рассмотрен в [Жуликов В.Н., Иньков Ю.М., Козлов Л.Г. ЭПС с электрическим торможением. М.: УМЦЖДТ, 2011, раздел 4.1, с. 363-365.].

Испытания проводят в режиме номинальной нагрузки, который устанавливают путем регулирования частот f₁ и f₂, а также источников 9 и 10, при помощи которых компенсируют потери энергии в двигателях 1-2 и инверторах 5-6. При этом направление потоков энергии Э в инверторах 5-6 показано стрелками. Соответствующие зависимости двигательного и тормозного моментов M₁(f) и M₂(f) показаны на фиг. 2.

Кроме испытаний в номинальном режиме на стенде выполняются и другие виды испытаний, например, на повышенную частоту вращения, на повышенную мощность, на отклонение электромеханических характеристик. Эффективность полезной модели заключается в том, что по сравнению с известными стендами достигается существенное упрощение устройства. Кроме того в качестве инверторов использованы блоки электровоза так, что испытания проходит не только двигатель, но и его инвертор. Поэтому в состав штатного, т.е. постоянного оборудования стенда входят только источники 9-10, измерительная аппаратура и система управления.

Claims (1)

1. Устройство для стендовых испытаний асинхронных тяговых двигателей, содержащее закрепленную на фундаменте раму, на которой установлены соосно два испытуемых двигателя, валы которых соединены муфтой, а их статорные обмотки соединены между собой посредством электропреобразовательной установки, подключенной также к сети 3-фазного переменного тока, отличающееся тем, что в составе указанной электропреобразовательной установки предусмотрены автономные инверторы - по одному на каждый испытуемый двигатель, а также регулируемый источник постоянного напряжения и регулируемый источник постоянного тока, причем клеммы переменного тока каждого инвертора подключены к статорной обмотке соответствующего двигателя, клеммы постоянного тока инверторов соединены между собой и к этим соединениям подключен выход регулируемого источника постоянного напряжения, а в рассечку одного из этих соединений включен источник постоянного тока.

   

Images