МУ_ ЛР_ТЭМ_2013. Тяговые электрические машины и преобразователи
 Скачать 375 Kb.
|
|
При проектировании схем взаимного нагружения технические характеристики и числовые параметры дополнительных источников устанавливаются на основе приведенных выше расчетных формул в зависимости от номинальных параметров испытуемых машин. Однако следует учитывать, что относительно расчетных значений реальные конструкции ВДМ и ЛГ должны иметь некоторый запас по мощности, току и напряжению. Для ВДМ такая необходимость диктуется потребностью испытания машин на коммутационную устойчивость. Эти испытания проводятся при двойном значении часового тока двигателя, что соответственно требует от ВДМ и двойного запаса по току в режиме максимальной мощности. Запас мощности для ЛГ обычно закладывается не ниже 30 % и связан с необходимостью проверки машин на повышенную частоту вращения, при которой возрастает и потребляемая мощность от линейного генератора. Кроме того, следует помнить о возможном разбросе характеристик испытуемых машин, что также является дополнительной нагрузкой для вспомогательных источников. Особое внимание следует обращать на то, что, помимо названных причин дополнительных нагружений вспомогательных источников питания, всегда существует потенциальная опасность их перегрузки от неправильного управления стендом. Такие перегрузки хотя и носят кратковременный, динамический характер, но представляют реальную опасность, прежде всего, для ЛГ, как малоамперного источника питания. Можно выделить две характерные ситуации, представляющие непосредственную опасность для ЛГ в процессе управления стендом. Одна из них связана с чрезмерно высокой частотой вращения испытуемых машин. Это объясняется тем, что при увеличении частоты вращения в электрических машинах начинают расти механические, магнитные и добавочные потери мощности, физическая природа которых связана с вращением якоря. Но именно эти виды потерь и восполняются в схеме взаимного нагружения за счет мощности источника ЛГ (формула (13)). Отсюда следует режим «разноса» является аварийным не только для испытуемых машин, но и для вспомогательного генератора ЛГ. Другой механизм токовой перегрузки ЛГ наиболее просто можно продемонстрировать на примере пуска системы. В основу метода взаимного нагружения заложена идея электропитания испытуемого двигателя от нагрузочного генератора равной мощности. Однако, как было показано выше, после подключения ВДМ система, а значит и питающий генератор, остаются неподвижными в силу равенства и встречности моментов испытуемых машин. Тем не менее, система приходит во вращение при появлении небалансного тока от ЛГ. Отсюда вытекает, что мощность на ускорение раскручивания испытуемой пары машин «ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР» система получает от маломощного источника ЛГ. Приведенный пример представляет собой лишь частный случай более общей закономерности возникновения динамической перегрузки ЛГ при переходе системы из одного энергетического состояния в другое. Допустим, что из некоторого равновесного состояния системы началось регулирование ЛГ в сторону повышения напряжения. Тем самым, двигателю задается новый, более высокий энергетический уровень потребления электрической мощности. Однако ответная реакция двигателя в виде повышения частоты вращения проявится не сразу в силу большой инерционности вращающихся масс двух испытуемых машин. Поэтому основной генератор, вращаясь некоторое время с прежней частотой, остается на первоначальном уровне своей выходной мощности. Возникающий при этом небаланс между повышенным уровнем потребления электрической мощности двигателеми прежним уровнем выходной мощности основного генераторакомпенсируется за счет мощности ЛГ, заставляя его работать в течение периода раскручивания системы с повышенными токами. По мере раскручивания системы баланс в обмене энергиями между испытуемыми машинами восстанавливается и нагрузка с ЛГ постепенно передается на основной генератор, что можно наблюдать в виде плавного снижения тока в цепи ЛГ. При регулировании напряжения в сторону уменьшения происходят те же процессы, но с обратным знаком, поэтому следует знать, что перегрузка ЛГ возможна и отрицательными токами. Необходимо подчеркнуть, что источником перегрузок ЛГ в описанных выше ситуациях выступает не величина регулируемого уровня напряжения, а темп его изменения. Поэтому при любых регулированиях ЛГ темп изменения напряжения необходимо соизмерять со скоростью раскручивания (замедления) механической системы. Критерием правильности выбранного темпа регулирования выступает максимально допустимый ток ЛГ, уровень которого должен быть всегда указан на испытательном стенде непосредственно для амперметра, регистрирующего ток в цепи линейного генератора. 2.4 Правила управления стендом взаимного нагружения 2.4.1Общий порядок включения стенда в работу: включить цепи управления стендом; включить цепи возбуждения вспомогательных машин; раскрутить асинхронные приводы ВДМ и ЛГ; замкнуть линейный контактор в цепи ВДМ; регулируя возбуждение ВДМ, установить требуемый для запуска системы ток в якорной цепи испытуемого двигателя; замкнуть линейный контактор в цепи ЛГ; регулируя возбуждение ЛГ, установить требуемое напряжение на зажимах испытуемого двигателя. 2.4.2 Общий порядок выключения стендов: в порядке, строго обратном п. 2.4.1. 2.4.3 Предупреждение аварийных ситуаций: аварийный режим «разноса» системы (чрезмерная частота вращения) возникает при недостаточном возбуждении испытуемых машин. Поэтому необходимо строго следить за достаточностью тока возбуждения в обмотках главных полюсов испытуемых машин в следующих ситуациях: при подаче напряжения во время пуска системы; при регулировании токовых режимов в ходе выполнения поставленных задач исследований; при выключении системы до полного снятия напряжения. токовая перегрузка ЛГ возникает : при высоких скоростях вращения испытуемой системы от повышенного напряжения; при высоких скоростях вращения испытуемых машин от чрезмерного снижения их токов возбуждения; при чрезмерно высоком темпе регулирования возбуждения ЛГ. Перегрузка ЛГ контролируется по показаниям амперметра в цепи ЛГ. основным источником перегрузок в силовых цепях испытательного стенда, как правило, является механическая инерционность системы испытуемых машин. Поэтому все регулирования в схеме необходимо производить с достаточной плавностью, без скачков и ударных включений; испытание машин средней и большой мощности сопровождается протеканием в их силовой цепи значительных токов. Поэтому, за исключением случаев экстренных отключений, не допускается размыкание линейных силовых контакторов под током, во избежание образования дуги, порчи контакторов и образования коммутационных перенапряжений; не допускается переключение режимов работы испытуемых машин с двигательного на генераторный и обратно, равно как и их реверсирование, при вращении системы. Указанные переключения производятся только после полной остановки испытуемых машин. 3 Общие положения по организации и проведению работ 3.1 Порядок проведения лабораторных работ Лабораторные работы проводятся студентами в составе бригад численностью от 2 до 6 человек. На первом вводном занятии все без исключения студенты обязаны прослушать или изучить самостоятельно требования по технике безопасности и пожарной безопасности при выполнении работ на испытательных стендах под личную роспись в журналах инструктажа установленной формы. Перед непосредственным проведением лабораторных работ каждая бригада проходит собеседование с преподавателем, где проверяется знание схемы испытательного стенда, задач исследования и способов их реализации, порядка действий при запуске системы и при выполнении учебного задания. Особо оговариваются ограничения на управление стендом и предупреждения возможных аварийных ситуаций. В ходе собеседования конкретизируются: поэтапный ход выполнения учебного задания; монтажное расположение коммутационных, управляющих и регистрирующих устройств; числовые параметры и диапазоны регулирования исследуемых режимов; особые условия и ограничения на процедуры регулирования системы или измерений. Бригада выполняет работу в полном составе, заранее распределяя между собой функции по управлению, регистрации и записи параметров. После выполнения программы исследований полученные результаты заверяются у преподавателя, после чего решается вопрос о возможности остановки стенда. По результатам проведенных исследований оформляется отчет с соблюдением правил и норм оформления по ГОСТ 7.32-2001 «Отчет о научно-исследовательской работе». В отчете необходимо отразить: цели и задачи исследования; принципиальную электрическую схему испытательного стенда; краткое описание методики проведения работ; таблицы с результатами замеров; описание методики и результатов обработки опытных данных; графическое изображение полученных зависимостей; общие выводы и анализ полученных результатов, объясняющие характер полученных зависимостей. К отчету прилагается заверенный преподавателем протокол испытаний с результатами опытных замеров. 3.2 Правила техники безопасности при проведении работ 3.2.1 К выполнению работ допускаются лица, прошедшие вводный инструктаж по технике безопасности, пожарной безопасности и знающие устройство испытательного стенда, порядок его включения и отключения, а также последовательность действий в управлении стендом для выполнения учебного задания. 3.2.2 Работа на стендах с машинами большой и средней мощности допускается бригадами численностью не менее двух человек. 3.2.3 При работе стендов запрещается заходить за установленные ограждения рабочих зон силового оборудования и находиться в непосредственной близости от токоведущих и вращающихся частей системы. 3.2.4 Запрещается оставление работающего стенда без присмотра. 3.2.5 Запрещается производить самостоятельное вскрытие коллекторных люков испытуемых машин, высоковольтных камер, распределительных щитов и пультов управления. 3.2.6 Запрещается производить самостоятельный ремонт оборудования. 3.2.7 При работе стенда необходимо внимательно следить за правильностью поведения системы, не допуская ее перегрузки и аварийных режимов работы. 3.2.8 При возникновении внезапных аварийных ситуаций (зашкаливание приборов, возникновение аварийных шумов или стуков в испытуемой системе, отрыв или поломка ее механических частей, открытый огонь, электросварка, появление дыма и т. п.), а также при возникновении явной угрозы здоровью или жизни любого из работающих производить немедленную остановку системы нажатием красной кнопки «ВЫКЛЮЧЕНИЕ ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ» (при наличии специальной кнопкой «АВАРИЙНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ»). 3.2.9 При появлении признаков ненормальной работы стенда (нестабильные или заведомо ложные показания приборов, запах горелой изоляции, неправильная реакция или отсутствие реакции системы на управляющие воздействия и т. п.) необходимо поставить в известность ведущего преподавателя, который и решает вопрос о возможности продолжения работы. 3.2.10 В случаях преднамеренного нарушения установленных правил безопасности или порчи оборудования студент(ы) отстраняется от выполнения работ. Вопрос о возможности дальнейшего прохождения лабораторного практикума решается заведующим кафедрой и деканом факультета. 4 Методические указания к выполнению лабораторных работ 4.1 Лабораторная работа № 1 ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ И СХЕМ ИСПЫТАНИЙ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 4.1.1 Цель работы Изучить и сравнить между собой различные методы и схемы испытаний ТЭМ, получить практические навыки управления испытательными стендами, ознакомиться с принципами их анализа и расчета. 4.1.2 Объем работы Изучить виды и программы испытаний ТЭМ. Усвоить принципы построения схем испытаний методами непосредственного и взаимного нагружения, методику их пуска и регулирования. На основе экспериментально полученных зависимостей мощности расхода сети от выходной мощности испытуемого двигателя произвести сравнительную оценку расхода электроэнергии сети при испытаниях ТЭМ по методу непосредственного и взаимного нагружения. Выполнить теоретический расчет параметров ВДМ и ЛГ для схемы взаимного нагружения по заданным параметрам испытуемого двигателя. 4.1.3 Порядок работы Исходя из наличия двух идентичных по конструкции машин и двух регулируемых источников питания, разработать электрические схемы испытаний ТЭД по методу непосредственного и взаимного нагружения с указанием и расстановкой приборов, необходимых для регистрации расхода мощности сети и выходной мощности испытуемого двигателя. Собрать схему для испытания ТЭД методом непосредственного нагружения, произвести пуск системы на заданном преподавателем напряжении и осуществить пробное регулирование режимов работы двигателя, удостоверившись в правильности работы схемы. Изменяя нагрузочный момент на валу испытуемого двигателя, снять зависимость электрической мощности сети, расходуемой на питание стенда, от мощности, реализуемой двигателем, в пределах шкал используемых приборов. Собрать схему испытаний ТЭД по методу взаимного нагружения, произвести пробный пуск на заданном напряжении и пробное регулирование режимов работы двигателя, удостоверившись в правильности работы схемы. Изменяя нагрузочный момент на валу испытуемого двигателя, получить зависимость электрической мощности сети, расходуемой на питание стенда, от мощности, реализуемой двигателем, в том же диапазоне нагружений, что и по методу непосредственного нагружения. 4.1.4 Содержание отчета В отчете должны быть отражены цель и порядок работы, принципиальные схемы для двух методов испытаний ТЭМ с указанием направлений ЭДС и токов испытуемых машин и источников питания. Результаты замеров по каждому опыту сводятся в таблицы, в которых должны быть представлены все измеряемые и расчетные величины. Методику расчета вычисляемых значений поясняют в тексте в виде расчетных формул и примеров с числовыми подстановками. По результатам расчетов на общей диаграмме необходимо построить графические зависимости расходуемой мощности сети от мощности, реализуемой двигателем, для двух исследованных схем испытаний ТЭМ. На основе полученных диаграмм рассчитать и построить зависимость процента экономии расхода электроэнергии сети, достигаемой по методу взаимного нагружения, в функции от реализуемой мощности двигателя. Результаты расчетов следует представить отдельной расчетной таблицей и диаграммой. Необходимо проанализировать характер полученных зависимостей и объяснить источник экономии электроэнергии. В качестве примера производственной задачи в работе предлагается произвести оценочный расчет требуемых параметров ВДМ и ЛГ (по току, напряжению и мощности) для испытательной станции по заданным параметрам испытуемого двигателя (числовые значения параметров двигателя задаются преподавателем). 4.1.5 Рекомендуемая учебная литература Захарченко Д. Д. и др. Тяговые электрические машины и трансформаторы: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Д. Д. Захарченко, Н. А. Ротанов и др. – М.: Транспорт, 1979. – 303 с. – § XI.I, XI.2. Бочаров В. И. и др. Магистральные электровозы. Электрические машины и трансформаторное оборудование / В. И. Бочаров и др. – М.: Машиностроение, 1968. – 444 с. – § 51. Курочка А. Л. и др. Испытания тяговых машин и аппаратов электрических локомотивов и тепловозов / А. Л. Курочка и др. – М.: Трансжелдориздат, 1959. – § 22, 29-31, 33. 4.1.6 Вопросы для углубленного изучения материала Предложить и теоретически обосновать два способа реверсирования вращения испытуемой системы машин в схеме взаимного нагружения. Предложить и теоретически обосновать способы взаимного обращения режимов работы испытуемых машин в схеме взаимного нагружения. Проанализировать поведение системы при изменении полярности подключения одного из вспомогательных источников ВДМ или ЛГ. Проанализировать поведение системы при несовпадении характеристик испытуемых машин, изменении полярности включения их обмоток. 4.2 Лабораторная работа № 2 ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ И РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 4.2.1 Цель работы Изучить методику экспериментального измерения, теоретического расчета и анализа электромеханических и регулировочных характеристик ТЭД. 4.2.2 Объем работы Ознакомиться с методикой экспериментального измерения и расчета электромеханических характеристик тяговых электродвигателей. Провести испытание ТЭД с целью получения его регулировочных характеристик для заданных параметров питания и возбуждения. По полученным зависимостям определить процент отклонений параметров испытуемой машины относительно ее типовых характеристик. Проанализировать характер влияния двух способов регулирования ТЭД на его рабочие характеристики и дать им теоретическое объяснение. 4.2.3 Порядок работы Ознакомиться со схемой и пультом управления стенда для испытания тяговых двигателей по методу взаимного нагружения. Запустить испытуемые машины при номинальном значении тока якоря и половинном значении номинального напряжения на зажимах двигателя. Для исключения температурного дрейфа характеристик произвести прогрев испытуемых машин в этом режиме в течение 10 минут. Произвести снятие электромеханических характеристик двигателя в диапазоне токов якоря (0,5…1,5) IН на заданных уровнях напряжений. Включив режим ослабленного возбуждения (первая ступень), повторить измерения характеристик двигателя. 4.2.4 Содержание отчета В отчете приводится цель работы, принципиальная схема силовой части испытательного стенда с указанием регистрирующих приборов, направленности токов и ЭДС в испытуемых машинах и источниках питания. Необходимо привести паспортные данные испытуемого двигателя, описать методику испытаний ТЭД и расчета его характеристик с приведением формул и примеров числовых подстановок. Экспериментальные и расчетные результаты рекомендуется свести в таблицу. Таблица … - Расчет электромеханических характеристик двигателя
По полученным опытным и расчетным данным построить регулировочные характеристики частоты вращения, момента на валу и КПД тягового двигателя при различных способах его регулирования. Определение процентного отклонения параметров испытуемого ТЭД от типовых значений производится путем пересчета одной из его скоростных характеристик в режиме полного возбуждения на номинальное напряжение питания и сравнения результатов с номинальными данными. Объяснить необходимость выполнения требований ГОСТ 2582-81Е по ограничению отклонений характеристик тяговых электродвигателей одной серии в пределах 3 %. Основываясь на полученных зависимостях, теоретически обосновать выявленный экспериментально характер влияния уровня напряжения и режима ослабленного возбуждения на электромеханические характеристики тягового двигателя с рекомендациями относительно области применения каждого из способов регулирования в управлении локомотивом. 4.2.5 Рекомендуемая учебная литература Захарченко Д. Д. и др. Тяговые электрические машины и трансформаторы: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Д. Д. Захарченко, Н. А. Ротанов и др. – М.: Транспорт, 1979. – 303 с. – § XI.5. Бочаров В. И. и др. Магистральные электровозы. Электрические машины и трансформаторное оборудование / В. И. Бочаров и др. – М.: Машиностроение, 1968. – 444 с. – § 53. 4.2.6 Вопросы для углубленного изучения материала Объяснить изменения рабочих характеристик двигателя под воздействием эксплуатационных факторов нагрева обмоток двигателя; ухудшения качества коммутации; возникновения межвитковых замыканий в одной из обмоток магнитной системы; смещения положения щеточной траверсы; потери контакта или разрушения щеток одного из щеткодержателей. Объяснить изменение рабочих характеристик двигателя под воздействием технологических факторов – отклонения в размерах воздушного зазора под главными (добавочными) полюсами; асимметрии магнитной системы главных (добавочных) полюсов; смещения положения якоря по поперечной (продольной) оси; ослабления плотности шихтованного пакета листов якоря; неправильной полярности включения одной из обмоток магнитной системы. Объяснить снижение тяговых свойств локомотива при возникновении разброса характеристик двигателей или параметров колесных пар на различных соединениях ТЭД. Разработать и теоретически обосновать методику подбора характеристик тяговых электродвигателей под диаметры бандажей колесных пар. Объяснить физику происходящих в тяговом приводе процессов при переходе на другую ступень возбуждения ТЭД. 4.3 Лабораторная работа № 3 НАГРУЗОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 4.3.1 Цель работы Освоить методику экспериментального измерения нагрузочных характеристик тягового двигателя и теоретического анализа магнитных явлений. 4.3.2 Объем работы Изучить методику получения и расчета нагрузочных характеристик. Произвести экспериментальное измерение нагрузочных характеристик испытуемого двигателя. Предложить теоретическое объяснение полученному семейству нагрузочных характеристик. Построить нагрузочные характеристики ТЭД сериесного возбуждения в режимах полного и ослабленного возбуждений. 4.3.3 Порядок работы Исходя из определения нагрузочных характеристик, разработать схему испытательного стенда для их измерения. Отметить особенности пуска и регулирования режимов работы такой системы. Ознакомившись с устройством стенда, произвести запуск испытуемых машин на указанном преподавателем напряжении. Для исключения температурного дрейфа характеристик прогреть систему при номинальных значениях тока якоря и возбуждения в течение 10 минут. Установив нулевой ток в якорной цепи нагрузочного генератора и регулируя ток возбуждения испытуемых машин в допустимом диапазоне значений, получить кривую намагничивания. Задаваясь различными значениями тока якоря в пределах допустимого диапазона, снять три нагрузочные характеристики испытуемого двигателя. 4.3.4 Рекомендации и предупреждения Значения магнитного потока при возрастании и при снижении МДС возбуждения не совпадают между собой вследствие явления магнитного гистерезиса. Поэтому измерение характеристик производится сначала при плавном увеличении, а затем – при плавном снижении тока возбуждения с последующим усреднением результатов замеров. Диапазон регулирования возбуждения испытуемых машин огранивается максимально допустимой частотой вращения системы и максимальной мощностью генератора-возбудителя. Вследствие падающей внешней характеристики ЛГ при регулировании системы возможны отклонения напряжения на зажимах двигателя. Поэтому уровень напряжения необходимо поддерживать при каждом замере. 4.3.5 Содержание отчета В отчете приводятся цель работы, принципиальная схема силовой части испытательного стенда с указанием регистрирующих приборов, направлений токов и ЭДС испытуемых машин и источников питания. Следует привести паспортные данные испытуемого двигателя, кратко описать методику испытаний и расчетов параметров с примерами числовых подстановок. Результаты замеров и вычислений рекомендуется свести в таблицу. Таблица … Нагрузочные характеристики ТЭД
Все полученные зависимости представляются на общей диаграмме с указанием значений токов якоря, которым они соответствуют. На основе полученного семейства характеристик построить нагрузочные характеристики двигателя сериесного возбуждения в режимах полного и ослабленного (50 %) возбуждения, кратко описав методику построений. Проанализировав характер семейства нагрузочных характеристик, предложить и теоретически обосновать причину их расхождения, а также ее последствий по влиянию на эксплуатационные свойства локомотива. 4.3.6 Рекомендуемая учебная литература Захарченко Д. Д. и др. Тяговые электрические машины и трансформаторы: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Д. Д. Захарченко, Н. А. Ротанов и др. – М.: Транспорт, 1979. – 303 с. – § 4, 78. Бочаров В. И. и др. Магистральные электровозы. Электрические машины и трансформаторное оборудование / В. И. Бочаров и др. – М.: Машиностроение, 1968. – 444 с. – § 53. 4.3.7 Вопросы для углубленного изучения материала Как влияет смещение щеток с геометрической нейтрали на рабочие свойства локомотива в тяговом режиме; при реверсировании движения; при переходе в режим электрического торможения? Как отразится на семействе нагрузочных характеристик проектируемой ТЭМ изменение величины коэффициента магнитного насыщения; коэффициента полюсного перекрытия; числа пар полюсов; применение компенсационной обмотки; отсутствие добавочных полюсов? Как влияют на расположение нагрузочных характеристик межвитковые замыкания в компенсационной обмотке, добавочных полюсах? Дать физическое объяснение полученному в опытах взаимному расположению нагрузочных характеристик сериесного двигателя на полном и ослабленном возбуждении. 4.4 Лабораторная работа № 4 ИССЛЕДОВАНИЕ КОММУТАЦИИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 4.4.1 Цель работы Изучить методику оценки качества коммутации ТЭМ по диаграмме безыскровых зон коммутации и приобрести практические навыки ее экспериментального измерения и анализа. 4.4.2 Объем работы Изучить методику коммутационных испытаний ТЭМ методом подпитки/отпитки добавочных полюсов. Провести испытания тягового двигателя по снятию диаграмм безыскровых зон коммутации в заданных режимах. Провести анализ и объяснить полученные результаты. Разработать практические рекомендации по улучшению коммутации в испытуемом ТЭД. 4.4.3 Порядок работы Изучить методику испытаний и схему стенда для снятия зон безыскровой коммутации методом подпитки/отпитки добавочных полюсов.  Рисунок 5 – Схема контура подпитки добавочных полюсов Запустить систему испытуемых машин в номинальном токовом режиме и на заданном преподавателем напряжении с отключенным контуром подпитки добавочных полюсов (рисунок 5). Обеспечив условия нулевого тока подпитки в момент замыкания контактора «К», подключить контур подпитки (рисунок 5). Задаваясь различными значениями тока якоря, измерить границы появления ускоренного и замедленного коммутационного искрения в режиме полного возбуждения испытуемых машин. Повторить измерения для режима ослабленного возбуждения. 4.4.4 Рекомендации и предупреждения Границы зон искрообразования определяются после завершения всех переходных процессов по наличию устойчивого начального точечного искрения на сбегающем крае щетки (класс коммутации 11/4 ). Регулирование токовых режимов ограничивается максимальной частотой вращения испытуемых машин и мощностью ВДМ. Для достижения глубоких режимов отпитки требуется изменять полярность питания обмотки возбуждения генератора подпитки (тумблер «П», рисунок 5). Во избежание скачкообразного изменения тока генератора подпитки и подгорания контактов тумблера «П» изменение полярности питания допускается только при нулевом токе возбуждения генератора подпитки. При регулировании токов подпитки/отпитки в машине возникает коммутационная реакция якоря, вызывающая дрейф величины тока якоря и частоты его вращения относительно их первоначальных значений в режиме нулевой подпитки. Поэтому регулирование тока генератора подпитки рекомендуется производить ступенями, восстанавливая каждый раз первоначальные значения тока якоря и частоты вращения и дожидаясь окончания переходных процессов. 4.4.5 Содержание отчета В отчете должны быть отражены цель работы, полная принципиальная схема испытательного стенда с указанием регистрирующих приборов, направлений ЭДС и токов для всех электрических машин системы. Необходимо кратко описать методику запуска системы, экспериментальных измерений и теоретических расчетов, сопроводив формулы примерами числовых подстановок. Результаты замеров и вычислений рекомендуется свести в таблицу. Таблица … – Зоны безыскровой работы тягового электродвигателя
По результатам расчетов необходимо построить диаграммы зон безыскровой работы испытуемого двигателя для двух режимов возбуждения. На основе построенных диаграмм требуется ответить на следующие вопросы: будет ли обеспечена безыскровая работа данного двигателя в эксплуатации и в каком токовом диапазоне; какой характер коммутации наблюдается в данной машине; «что» конкретно и «на сколько» требуется изменить в конструкции испытуемой машины для достижения в ней оптимальной коммутации. Все выводы должны сопровождаться методическими пояснениями, каким образом и по каким признакам они были получены. Из анализа диаграмм необходимо сделать вывод о влиянии токовых нагрузок и режимов возбуждения ТЭД на напряженность процесса коммутации с теоретическим объяснением полученных закономерностей. 4.4.6 Рекомендуемая учебная литература Костенко М. П., Пиотровский Л. М.. Электрические машины. Ч.1 – Машины постоянного тока. Трансформаторы: Учеб. для студентов высш. техн. заведений. – Л.: Энергия, 1972. – 544 с. – §§ 6-11. Захарченко Д. Д. и др. Тяговые электрические машины и трансформаторы: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Д. Д. Захарченко, Н. А. Ротанов и др. – М.: Транспорт, 1979. – 303 с. – § XI.6. Бочаров В. И. и др. Магистральные электровозы. Электрические машины и трансформаторное оборудование / В. И. Бочаров и др. – М.: Машиностроение, 1968. – 444 с. – § 8, 54. Курочка А. Л. и др. Испытания тяговых машин и аппаратов электрических локомотивов и тепловозов / А. Л. Курочка и др. – М.: Трансжелдориздат, 1959. – § 24. 4.4.7 Вопросы для углубленного изучения материала Объяснить физический смысл числовых осей, используемых для построения зон безыскровой работы ТЭД, и критериев, по которым ведется оценка качества коммутационного процесса. Теоретически обосновать вероятные траектории границ зоны безыскровой работы ТЭД за пределами диапазона опытных значений тока якоря. Каким образом влияют на конфигурацию и расположение зон безыскровой работы ТЭД эксплуатационного факторы – работа на различных соединениях ТЭД; работа в режиме электрического торможения с независимым возбуждением; выработка поверхности коллектора; износ бандажей колесных пар; режим разносного боксования; пусковой режим; износ краев щеток? Каким образом влияют на конфигурацию и расположение зон безыскровой работы ТЭД технологические факторы смещение положения щеточной траверсы; нарушение симметрии магнитной системы; повышенный радиальный (аксиальный) разбег якорных подшипников; восстановительная обточка коллектора; восстановительная обточка бандажей колесных пар; межвитковое замыкание в катушках компенсационной обмотки? Каким образом влияют на напряженность процесса коммутации и конфигурацию зон безыскровой работы особенности конструкционного исполнения машины наличие (отсутствие) укорочения шагов обмотки якоря; наличие (отсутствие) второго воздушного зазора под добавочными полюсами; ширина щеточного контакта; параметры редуктора; тип обмотки якоря; количество коллекторных пластин? 4.5 Лабораторная работа № 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ НА КОЛЛЕКТОРЕ ТЭМ 4.5.1 Цель работы Освоить методику экспериментального исследования и теоретического анализа потенциальных условий на коллекторе. 4.5.2 Объем работы Ознакомиться с понятием распределения межламельных напряжений по окружности коллектора и методикой его экспериментального измерения. Провести экспериментальное исследование влияния на характер распределения межламельных напряжений эксплуатационных факторов уровня токовых нагружений, реверсирования вращения системы, двигательного и генераторного режимов работы, степени возбуждения ТЭМ. По полученным осциллограммам определить значения числовых критериев потенциальных условий на коллекторе с выводами о влиянии исследуемых факторов на уровень потенциальной устойчивости ТЭМ. Рассчитать и построить интегральную потенциальную диаграмму напряжений по окружности коллектора для одного из режимов работы ТЭМ. Дать теоретическое объяснение характеру распределений межламельных напряжений во всех исследованных режимах работы ТЭМ. 4.5.3 Порядок работы Ознакомиться с методикой опытного получения кривых распределения межламельных напряжений, устройством и схемой испытательного стенда. Запустить испытуемые машины на холостом ходу в соответствии с заданным преподавателем напряжением в режиме полного возбуждения. С помощью органов управления осциллографа добиться устойчивого полноэкранного представления кривой межламельного напряжения в пределах двух полюсных делений с фиксацией кривой и масштаба ее изображения. Регулируя систему, получить аналогичные осциллограммы кривых межламельного напряжения для остальных заданных режимов работы ТЭМ. 4.5.4 Рекомендации и предупреждения В процессе регулирования системы в исследуемых режимах работы ТЭМ необходимо постоянно следить за соответствием коллекторного напряжения заданному уровню, токовой перегрузкой ЛГ и допустимой скоростью вращения. Изменение режима работы испытуемых машин с двигательного на генераторный, как и реверсирование системы, допустимо только через полную остановку. Необходимые коммутационные переключения в схеме для реализации нового режима производятся при неподвижно стоящих машинах. При регулировании токовых режимов необходимо учитывать, что напряжение на коллекторе ТЭМ не остается постоянным из-за меняющихся пропорционально току внутренних потерь напряжения на сопротивлениях обмоток главных и добавочных полюсов (рисунок 4). Для поддержания заданного уровня коллекторного напряжения необходимо в каждом режиме делать корректирующие поправки на выходное напряжение ЛГ. 4.5.5 Содержание отчета В отчете следует привести цель работы, электрическую схему стенда с указанием полярностей ЭДС и токов для всех электрических машин и источников питания и описать принцип передачи сигнала межламельного напряжения с вращающегося коллектора на стационарные приборы регистрации. Экспериментальные осциллограммы кривых межламельных напряжений приводятся с указанием режимов работы машины, масштабов изображения и числовых размеров измеряемых фрагментов распределений. По осциллограмме холостого хода и паспортным данных машины рассчитать среднее межламельное напряжение и коэффициент полюсного перекрытия ТЭМ. По осциллограммам остальных режимов определить нормируемые числовые критерии потенциальной напряженности ТЭМ: максимальные межламельные напряжения (Δuк max); максимальные коэффициенты искажения магнитного поля (max); максимальные градиенты нарастания интегрального напряжения (εmax); расстояния до максимума межламельных напряжений (хmax). Для удобства сравнения результаты рекомендуется свести в таблицу. Таблица … Числовые критерии потенциальных условий на коллекторе
Из анализа значений числовых критериев, сделать выводы о закономерностях влияния исследуемых факторов на потенциальную напряженность ТЭМ. Одну из экспериментальных кривых межламельного напряжения пересчитать в интегральную потенциальную диаграмму, кратко описав методику расчета. Результаты оформляются таблицей произвольной формы и отображаются на графической диаграмме. По изображениям на экспериментально полученных осциллограммах дать теоретическое объяснение характера распределений межламельных напряжений для всех исследованных режимов работы ТЭМ. 4.5.6 Рекомендуемая учебная литература Костенко М. П., Пиотровский Л. М. Электрические машины. Ч.1 – Машины постоянного тока. Трансформаторы: Учеб. для студентов высш. техн. заведений. – Л.: Энергия, 1972. – 544 с. – гл. IV. Захарченко Д. Д. и др. Тяговые электрические машины и трансформаторы: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Д. Д. Захарченко, Н. А. Ротанов и др. – М.: Транспорт, 1979. – 303 с. – § II.5, II.6 Находкин М. Д. и др. Проектирование тяговых электрических машин. – Изд.2-е, перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1976. – 624 с. – § 4.2, 4.6. Алексеев А. Е. Тяговые электрические машины и преобразователи. – Л.: Энергия, 1977. – 444 с. – § 7-3. Вопросы для углубленного изучения материала В чем состоит опасность явления опрокидывания магнитного поля главных полюсов? Меры, способствующие снижению этой опасности? Объяснить целесообразность проектирования электровозных ТЭД первых выпусков с высоким коэффициентом магнитного насыщения. Объяснить влияние на уровень потенциальной напряженности и технико-экономические показатели машины особенностей ее конструктивного исполнения – величины коэффициента полюсного перекрытия; величины коэффициента магнитного насыщения; величины воздушного зазора; типа обмотки якоря; наличие компенсационной обмотки; формы воздушного зазора под главными полюсами и формы наконечника главных полюсов? Объяснить и теоретически обосновать изменение кривых распределения межламельного и интегрального напряжений в следующих эксплуатационных ситуациях: в режиме разносного боксования; в режиме юза при электрическом торможении; в начале движения локомотива; в режиме ослабленного возбуждения; при неправильной установке щеточной траверсы. Объяснить физический смысл и траекторию ограничений по потенциальным условиям на коллекторе ТЭД на тяговых и тормозных характеристиках локомотива. Произвести сравнительный анализ потенциальной напряженности коллекторных ТЭД сериесного и независимого возбуждений, при условии равенства их конструкций, питающего напряжения и диапазона токовых нагрузок. Определить перечень ошибок проектирования ТЭД, способствующих повышенной вероятности возникновения круговых огней на коллекторе. 4.6 Лабораторная работа № 6 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ТЕХНОЛОГИИ ЕГО РАЗБОРКИ 4.6.1 Цель работы Изучить конструкцию и технологию разборки тягового электродвигателя электровоза. 4.6.2 Объем работы Изучить конструкцию современных тяговых электродвигателей. Разработать последовательность операций по полной разборке электровозного тягового электродвигателя. 4.6.3 Порядок работы По имеющимся плакатам и макетным образцам ознакомиться с узлами и деталями конструкции современных электровозных тяговых электродвигателей. Составить последовательность действий: по крупноузловой разборке двигателя (демонтаж якоря); по детальной разборке каждого из узлов машины (магнитной системы и якорной конструкции). 4.6.4 Содержание отчета В отчете приводится описание последовательности операций по общей разборке двигателя и составляющих его узлов без подробного описания технологических условий на демонтаж деталей и используемого технологического оборудования. 4.6.5 Рекомендации При описании последовательности операций следует пользоваться установленной технической терминологией в названии элементов и узлов машины, которая приведена на плакатах и в учебной литературе. При выполнении задания следует понимать, что главная учебная цель состоит не в составлении формального перечня названий деталей, подлежащих демонтажу, а в изучении их функционального назначения, их компоновки в составе узлов машины, их разновидностей конструкционного исполнения в двигателях различных типов, их чертежного изображения. При составлении последовательности операций по разборке тягового двигателя следует исходить из того, что все узлы и детали машины после восстановительного ремонта снова используются в производстве. Поэтому демонтаж узлов и деталей должен производиться таким образом, чтобы исключить их повреждение во время снятия в результате падений, зацеплений или деформаций со стороны других деталей и узлов. 4.6.6 Рекомендуемая учебная литература Захарченко Д. Д. и др. Тяговые электрические машины и трансформаторы: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Д. Д. Захарченко, Н. А. Ротанов и др. – М.: Транспорт, 1979. – 303 с. – Гл. 6. Бочаров В. И. и др. Магистральные электровозы. Электрические машины и трансформаторное оборудование / В. И. Бочаров и др. – М.: Машиностроение, 1968. – 444 с. – Гл. 7. Алексеев А. Е. Тяговые электрические машины и преобразователи. – Л.: Энергия, 1977. – 444 с. – Гл. 2, 4. 4.6.7 Вопросы для углубленного изучения материала: Объяснить функциональное назначение и принцип действия всех деталей, относящихся к системе смазки якорных подшипников. Объяснить особенности конструктивного исполнения и функциональное назначение всех профильных поверхностей коллекторной пластины. Составить последовательность действий укладчика по формированию якорной обмотки при сборке якоря тягового электродвигателя. Составить электромонтажную схему соединений полюсных катушек магнитной системы тягового электродвигателя с обоснованием предлагаемых решений. Разработать методику проверки правильности монтажа межполюсных соединений обмоток главных, добавочных полюсов, компенсационной обмотки и их подключения к якорной обмотке. Объяснить принцип формирования обмотки уравнительных соединений и механизм ее действия. Михаил Гелиевич Дурандин ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Тяговые электрические машины и преобразователи» для студентов специальности 190303 Электрический транспорт железных дорог Редактор 620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, УрГУПС Редакционно-издательский отдел  Бумага писчая № 1 Подписано в печать Усл. печ. л. 2.1 Тираж 100 экз. Формат 6090 1/16 Заказ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||