Изучение и освоение методики выполнения испытаний на нагревание тяговых электродвигателей постоянного тока

Лабораторная работа №6

Испытание на нагрев тягового электродвигателя постоянного тока

Цель работы. Изучение и освоение методики выполнения испытаний на нагревание тяговых электродвигателей постоянного тока.

Объект исследования и режимы испытаний. Тяговый электродвигатель типа ЭД-118А. Испытания проводятся на стенде взаимной нагрузки тяговых электродвигателей. Режимы испытаний ЭД-118А соответствуют условиям работы тягового электродвигателя на тепловозе ТЭМ2.

ВЫБОР РЕЖИМА ИСПЫТАНИЙ

Испытания на нагревание являются одним из основных испытаний тяговых электрических машин, в частности, тяговых электродвигателей постоянного тока. Они проводятся после изготовления или ремонта двигателей по программе квалификационных, типовых и приемо-сдаточных испытаний.

Во время испытаний определяются превышения температур обмоток тягового двигателя, и производится их сравнение с паспортными данными для данного типа двигателя. Нормальное превышение температур предопределяет хорошие изоляционные свойства обмоток и надежную работу электродвигателя в эксплуатации.

Требования, предъявляемые к испытаниям на нагревание тяговых электродвигателей, сформулированы в ГОСТ 2582 «Машины электрические вращающиеся тяговые. Общие технические условия» и ГОСТ 11828 «Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний». Испытания должны проводится в продолжительном режиме работы при неизменной нагрузке до практически установившейся температуры всех частей двигателя.

Для достижения установившейся температуры требуется значительное время (3-4 часа). При выполнении же лабораторной работы продолжительность работы тягового электродвигателя в продолжительном режиме приходится ограничивать одним часом из-за недостатка времени. Учитывая, что целью работы является изучение методики проведения испытаний на нагревание тяговых электродвигателей, такое сокращение времени испытаний можно считать вполне допустимым.

Степень нагрева тягового электродвигателя определяется не только его нагрузкой, но и количеством охлаждающего воздуха, проходящего через него. При работе тягового электродвигателя ЭД-118А на тепловозе ТЭМ2 через него должно проходить 30 м³/мин воздуха. Допускается измерять количество воздуха, проходящего через электродвигатель, по давлению в коллекторной камере. Для электродвигателя ЭД-118А при расходе воздуха 30 м³/мин давление в коллекторной камере должно быть равно 25мм вод. столба.

Таким образом, при выполнении лабораторной работы тяговый электродвигатель работает в продолжительном режиме, соответствующему условиям его работы на тепловозе ТЭМ2, в течение 1 часа.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В ХОЛОДНОМ СОСТОЯНИИ

Температуру обмоток электрических машин постоянного тока обычно измеряют методом сопротивления. Под методом сопротивления подразумевается определение температуры обмотки по возрастанию её сопротивления относительно сопротивления, измеренного при холодном состоянии. Превышение температуры обмотки, изготовленной из меди, над температурой окружающей среды можно определить по формуле:

где R_Г - сопротивление обмотки в нагретом (горячем) состоянии, Ом;

R_X - сопротивление обмотки в холодном состоянии, Ом;

t_X - температура обмотки в холодном состоянии, С;

t_B - температура окружающей среды (воздуха), С.

Если двигатель длительное время не работал, то t_X =t_B и формула будет иметь вид:

Сопротивление обмоток тягового электродвигателя в холодном состоянии производится способом вольтметра и амперметра. Схема включения приборов при измерении сопротивления показана на рис.1.

Испытуемый тяговый электродвигатель через переключатель П подключается к источнику постоянного тока ИПТ. Ток I, протекающий по электродвигателю, измеряется амперметром А, а вольтметры V₁- V₃ измеряют падение напряжения на обмотках электродвигателя. Вольтметры V₂ и V₃ подсоединяются к обмоткам добавочных и главных полюсов с помощью зажимов и фиксируют падение напряжения V_ДП и V_ГП на этих обмотках.

Вольтметр V₁ измеряет падение напряжения на обмотке якоря. Измерение падения напряжения на замкнутой, не имеющей начала и конца обмотке якоря, производится между коллекторными пластинами, путем подключения к ним переносных щупов, соединенных с вольтметром V₁ Сопротивление якорной обмотки в холодном и нагретом состоянии, определяется между одними и теми же пластинами (выбранные пластины накернены).

Рис.1 Схема включения приборов при измерении сопротивления обмоток двигателя в холодном состоянии.

Измерение сопротивления обмоток электродвигателя в холодном состоянии выполняется в следующем порядке:

-  включается ИПТ и переключатель П устанавливается в одно из четырёх положений;

-  показания всех приборов записываются в соответствующие графы таблиц 3.1-3.3;

-  указанные измерения производятся не менее трех раз при разных положениях переключателя П (разных токах I);

-  сопротивления обмоток в холодном состоянии определяются по формуле: 

За действительное сопротивление принимается среднее арифметическое всех измеряемых значений. При этом результаты измерений одного и того же сопротивления не должны отличаться от среднего значения более чем на ±0,5%.

Одновременно производится измерение температуры воздуха, термометром с ценой деления не более 1ºС. Термометр должен располагаться на уровне оси вала якоря и на расстоянии (1-2) м от электродвигателя.

Сопротивление обмоток добавочных и главных полюсов в

холодном состоянии  и  необходимо привести к сопротивлению при 20°С для сравнения с паспортными значениями по формулам:

где  и  - измеренные значения сопротивлений обмоток добавочных и главных полюсов в холодном состоянии (при температуре обмоток, равной t_B);

t_B- температура воздуха при измерении сопротивления обмоток

Паспортное значение сопротивлений равны

Таблица 1.

Сопротивление обмотки якоря в холодном состоянии  

Таблица 2.

Сопротивление обмотки главных полюсов в холодном состоянии

Таблица 3

Сопротивление обмотки добавочных полюсов в холодном состоянии