При нагрузочных испытаниях тяговых двигателей (ТЭД) постоянного тока по методу возвратной работы широко используют схему взаимной нагрузки с линейным генератором (ЛГ) и вольтодобавочной машины (ВДМ). Эта схема наиболее удобна при испытаний машин большой мощности, поскольку энергия, отбираемая из сети, расходуется лишь на компенсацию электрических (тепловых), магнитных, механических и добавочных потерь.
Хотя реализуемая в каждом из отдельных нагрузочных режимов мощность сравнительна невелика, габариты машин получаются большими. ЛГ и ВДМ с приводным асинхронным двигателем выполняют в виде громоздкого трёхмашинного агрегата. Его работа сопровождается повышенными уровнями шума и вибрации, а низкие значения к. п. д. Машин, недогруженных в большинстве режимов, увеличивает расход энергии испытания. Достоинствами использования вращающихся ЛГ и ВДМ являются практическое отсутствие пульсаций тока и напряжения, хорошая устойчивость системы и способность её демпфировать возникающие при регулировании колебания.
При настоящем развитии силовой полупроводниковой техники можно ЛГ и ВДМ заменить статическим линейным (ЛП) и вольтодобавочным (ВДП) преобразователями – источниками напряжения и тока. Такая замена не только улучшает условия проведения испытаний за счёт снижения уровня шума, но и уменьшает потери энергии. Снижаются расходы на обслуживание, повышается надёжность. Появляется реальная возможность автоматизации процесса испытаний с накоплением статической информации в запоминающих устройствах.
Имеется разнообразие схем статических преобразователей, которые можно использовать в качестве ЛГ и ВДМ. Например, на рис.1 представлена схема взаимной нагрузки двух соединённых общим валом машин М1 и Г2. Машина М1 работает в режиме двигателя, Г2– в режиме генератора. Потери холостого хода компенсирует линейный преобразователь UZ1, электрические - вольтодобавочный UZ2.
Такая схема испытательного стенда реализована в депо Карасук Западно-Сибирской дороги для испытания тяговых двигателей НБ-418К6. Для питания преобразователей здесь использован трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б. Секции двух групп его обмоток НН подключены раздельно к ЛП (UZ1) и ВДП (UZ2), выполненных по схеме полууправляемых выпрямительных мостов, собранных из элементов ВУК4000Т и ВУВ-758. Диодная группа VD1 необходима для защиты UZ2 от пробоя вентилей в случае кругового огня на коллекторе Г2, когда к зажимам ВДП прикладывается полное напряжение Uлп. Сглаживание пульсаций обеспечивается применением дросселя ДС1 в качестве L1 и реактора РС53-в качестве L2. Стремление максимально использовать типовую электровозную аппаратуру привело к завышению в этой схеме мощности питающих устройств и числа вентилей.
Параметры ЛП и ВДП значительно улучшаются, если применить трёхфазное питание и нетиповые преобразовательные устройства. При трёхфазном питании удобнее иметь два трансформатора и симисторные или тиристорно-диодные регуляторы напряжения на стороне переменного тока, как показано на рис.2. Целесообразно также использовать мостовую схему выпрямления, при которой можно получить шестипульсовое выпрямление с минимальными пульсациями напряжения. В ней нет подмагничивания сердечника.
Рисунок 2. Преобразователь при трёхфазном питании
В рассмотренных схемах преобразователи работают в широком диапазоне изменения напряжения и тока. Для получения во всех режимах наибольших значений коэффициента мощности и наименьших пульсаций тока желательно иметь несколько ступеней напряжения трансформаторов.
Статические электронные преобразовательные устройства позволяют реализовать и схему непосредственного нагружения (рис.3).
Рисунок 3. Схема непосредственного нагружения
Здесь связанные общим валом тяговые двигатели М1 и Г2 электрически соединены с двумя преобразователями UZ1 и UZ2, рассчитанными на полную нагрузочную мощность, реализуемую при испытаниях. Устройство UZ1 питает двигатель М1 и работает в режиме управляемого выпрямителя, UZ2 передаёт вырабатываемую генератором Г2 энергию постоянного тока в сеть переменного, работая в режиме зависимого инвертора. Очевидно, что преобразователи в схеме непосредственного нагружения по рис.3 имеют большие размеры. Такого вида испытательный стенд в депо Боготол Красноярской дороги выполнен на основе использования трансформатора ОДЦЭ5000/25А (ТV), четырёхзонных выпрямительно-инверторных преобразователей ВИП2-2200 (UZ1и UZ2) и блока ВУВ-758 (UZ3). Потери энергии в этой схеме также большие.
Рассмотренные статические преобразователи обладают высокой безынерционностью, что может привести к резким изменениям напряжения и тока в системе и даже к аварийным режимам. Это особенно проявляется в цепи ЛП, где быстрое увеличение напряжения при ручном управлении вызывает появление пускового тока, в несколько раз превышающего расчётные номинальные значения тока. Такое свойство системы следует учитывать при разработке блоков управления тиристорами и защитных устройств. Положительный эффект здесь даёт введение в блоки управления обратных связей, а в силовую цепь – демпфирующих элементов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
