Статья:

Информационная поддержка испытаний тяговых электродвигателей

Конференция: XL Студенческая международная научно-практическая конференция «Технические и математические науки. Студенческий научный форум»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Жилка Д.Ю. Информационная поддержка испытаний тяговых электродвигателей // Технические и математические науки. Студенческий научный форум: электр. сб. ст. по мат. XL междунар. студ. науч.-практ. конф. № 5(40). URL: https://nauchforum.ru/archive/SNF_tech/5(40).pdf (дата обращения: 16.10.2024)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 88 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Информационная поддержка испытаний тяговых электродвигателей

Жилка Денис Юрьевич
магистрант, Сибирский Федеральный Университет, РФ, г. Красноярск
Чубарь Алексей Владимирович
научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, Сибирский Федеральный Университет, РФ, г. Красноярск

 

Одной из ключевых задач при выпуске в эксплуатацию с производства или после ремонта тягового электродвигателя является соответствие необходимых характеристик и параметров согласно паспортным данным и требованиям ГОСТ, для контроля качества и для согласования технический условий для использования. В настоящее время на предприятиях региона при диагностике тяговых электродвигателей используются ручные инструменты.

Ставится задача автоматизировать процесс.

Необходимо измерять характеристики и параметры в автоматическом режиме для уменьшения времени проверки соответствия и исключения человеческого фактора в процессе создания модели тягового электродвигателя. Выполнение испытаний, направленных на получение данных, по которым можно судить о соответствии электрической машины стандартам и техническим условиям, является заключительным этапом перед выпуском машины в эксплуатацию.

Тяговый электродвигатель после ремонта передают на испытательную станцию. При испытании проводят:

  • измерение сопротивления обмоток при постоянном токе;
  • определение коэффициента трансформации двигателей с фазным ротором;
  • определение тока и потерь холостого хода;
  • определение тока и потерь короткого замыкания, начального пускового вращающего момента и начального пускового тока;
  • определение рабочих характеристик, коэффициента полезного действия, коэффициента мощности и скольжения;
  • определение кривой вращающего момента, значений максимального и минимального вращающих моментов;
  • определение частотных характеристик;
  • проверку на повышенную частоту вращения;
  • испытание на нагревание.

Асинхронный двигатель – электрическая машина, работающая в двигательном режиме, у которой частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля статора и зависит также от нагрузки.

Основа работы электродвигателя – преобразование электрической энергии в механическую.

Тяговые двигатели — это машины специального исполнения, предназначенные для работы на тяговом подвижном составе: электровозах, тепловозах, электро- и дизель-поездах различного назначения и разных типов. На электровозах мощность тяговых двигателей достигает 900-1200кВт. [1]

Принцип работы – основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с магнитным полем ротора.

При подключении обмотки статора к сети создается синусоидально распределенное вращающееся магнитное поле статора.

Оно образует в обмотках статора и ротора ЭДС, при этом в короткозамкнутой обмотке ротора начинает протекать электрический ток, образуя вокруг ротора своё магнитное поле. Далее при взаимодействии двух магнитных полей статора и ротора образуется электромагнитная сила, которая стремится провернуть ротор.

Необходимым условием для возникновения в асинхронной машине электромагнитного вращающего момента является неравенство частот вращения магнитного поля статора и самого ротора.

Достоинством асинхронного двигателя является простота конструкции, относительно низкая стоимость, высокая эксплуатационная надежность, а также частота вращения таких двигателей не зависит от величины питающего напряжения.

Особенностью асинхронных тяговых двигателей, работающих на современном подвижном составе, является их работа совместно с преобразователями частоты, с помощью которых регулируются режимы работы этих двигателей.

При выполнении испытаний нам необходимо знать характеристики двигателя.

Для этого создадим эталонную модель асинхронного двигателя с необходимыми характеристиками. Реальный двигатель, который испытываем, сравниваем с эталонной моделью.

Для определения, является ли испытуемый двигатель соответствующим параметрам для ввода в эксплуатацию, сформируем своеобразный счётчик. Счётчик получает значения с обоих двигателей, а затем сравнивает значения и определяет является ли реальный двигатель пригодным для эксплуатации.

Эталонная модель — это абстрактное представление понятий и отношений между ними в некоторой проблемной области.

На основе эталонной строятся более конкретные и детально описанные модели, в итоге воплощённые в реально существующие объекты и механизмы.

Для программной реализации эталонной модели была выбрана среда разработки математических моделей, алгоритмов управления, интерфейсов управления и автоматической генерации кода для контроллеров управления и графических дисплеев - SimInTech (Simulation In Technic).

SimInTech предназначен для детального исследования и анализа нестационарных процессов в различных объектах управления.

Разработка математических моделей и алгоритмов управления в SimInTech происходит в виде структурного проектирования логико-динамических систем, описываемых во входо-выходных отношениях, в виде систем обыкновенных дифференциальных уравнений и/или дифференциально-алгебраических уравнений. [2]

В среде SimInTech, используя модель асинхронного двигателя, возможно получать следующие измерения и свойства:

  • электромагнитный момент двигателя;
  • угловое положение ротора;
  • электрический угол поля;
  • ток статора по оси в ориентированной по потоку ротора системе координат;
  • скорость скольжения поля;
  • токи фаз;
  • сопротивление статора;
  • сопротивление ротора;
  • индуктивность намагничивания;
  • индуктивность рассеяния ротора;
  • индуктивность рассеяния статора;
  • число пар полюсов двигателя. [3]

В дальнейшем используя эталонную модель в среде SimInTech возможно проводить исследовательские испытания для понимания физических процессов, протекающих в процессе работы, для оценки новых возможностей ЭД, для оценки эффективности систем защиты и многое другое.

 

Список литературы:
1. Захарченко Д.Д., Ротанов Н.А. Тяговые электрические машины. – М.: Транспорт, 1991. – 3 с.
2. SimInTech – Официальный сайт SimInTech [Электронный ресурс]. – URL: https://simintech.ru/ (дата обращения:10.04.2021).
3. SimInTech – Справочная система SimInTech [Электронный ресурс]. – URL: https://help.simintech.ru/#biblioteki/bloki_vse/5130.html (да-та обращения:10.04.2021).