В тяговом приводе локомотива с электропередачей.

В ТЯГОВОМ ПРИВОДЕ ЛОКОМОТИВА С ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕЙ»

Авторы: Воробьев В.И.

Пугачев А.А.

Бондаренко Д.А.

Соколов А.К.

Новиков А.С.

G01 M 17/00

Стенд для моделирования динамических процессов

в тяговом приводе локомотива с электропередачей.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для исследования динамических процессов в тяговом приводе.

Известен стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей, содержащей по крайней мере один электродвигатель, характеристика которого аналогична характеристике тягового электродвигателя локомотива, а вал якоря фрикционно связан с установленным в подшипниковых опорах валом, несущим маховик, имитирующий массу поезда, и электрическую нагрузочную машину, имитирующую тяговою нагрузку, вал якоря которой связан с упомянутым валом, несущим маховик [1].

Недостатком указанного стенда является то, что на нем невозможно имитировать процессы боксования автоколебаний, возникающих в тяговом приводе локомотива при его совместной работе с колесными парами.

Испытания можно проводить в ускоренном режиме, так как нагрев обмоток электродвигателя проводится внешним нагревательным устройством, таким образом, экономится время и расход электроэнергии.

Известен стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей, содержащий дизель-генераторную установку, электрически связанную с двигателем колесной пары, ось которой посредством цилиндрического редуктора связана с выходным валом тягового электродвигателя, катки, каждый из которых связан с соответствующим колесом колесной пары, смонтированный на оси катков маховик, имитирующий массу поезда, и электрическую нагрузочную машину, имитирующую тяговую нагрузку [2].

Недостатком данного стенда является то, что он не в полной мере воспроизводит эксплуатационные условия, в частности, не обеспечивает проскальзывание и потери сцепления одним из колес колесной пары и не позволяет получить режимы автоколебаний в тяговом приводе.

Известен стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей, содержащий по крайней мере один электродвигатель, характеристика которого аналогична характеристике тягового электродвигателя локомотива, а вал якоря электродвигателя фрикционно связан с валом, несущим маховик, имитирующим массу поезда, посредством колесной пары с колесами различных диаметров, и электрическую нагрузочную машину, имитирующую тяговую нагрузку, вал якоря которой, связан с упомянутым валом, несущим маховик [3].

Недостаток указанного стенда заключается в том, что он не в полной мере воспроизводит эксплуатационные условия, то есть не обеспечивает учет влияния изменения мех. жесткости асинхронного электродвигателя при изменении температуры обмоток статора ротора на процессы боксования и автоколебаний.

В работе[4] указывается, что при жестких тяговых характеристиках скорость проскальзывания колеса по рельсу не достигает больших значений. Указывается, что для повышения тяговых свойств локомотивов целесообразно придавать его тяговым характеристикам такую форму, при которой в динамических режимах незначительное изменение частоты вращения колесной пары приводило бы к резкому снижению сил тяги, т. Е. целесообразно увеличивать жесткость тяговых характеристик.

В работе [6] указывается, что случайно возникшее боксование колесной пары, имеющей двигатель с мягкой характеристикой, будет развиваться и стремиться перейти в разносное боксование.

Процессы боксования и автоколебаний в основном происходят в диапазоне низких частот питающего напряжения асинхронного электродвигателя.

В работе [5] отмечается, что увеличение температуры обмоток асинхронного двигателя приводит к уменьшению критического момента, особенно при низких частотах питающего напряжения. Абсолютное критическое скольжение с повышением температуры возрастает, что приводит к существенному смягчению механических характеристик.

Цель изобретения – обеспечение ускоренных испытаний, расширение функциональных возможностей стенда и приближение условий моделирования к эксплуатационным.

Указанная цель достигается тем, что асинхронный электродвигатель 3 снабжен термодатчиками, теплозащитным экраном 14, индуктивным нагревателем 15, охватывающим статор, системой регулирования температуры обмоток двигателя 16, воздухопроводом 13, мотор-вентилятором 17 с системой управления.

На чертеже изображена принципиальная схема стенда.

Дизель – генераторная установка 1 вырабатывает электроэнергию, поступающую на статический преобразователь 2 частоты со звеном постоянного тока (нерегулируемый выпрямитель и собственно инвертор напряжения).

Регулируемое по амплитуде и частоте напряжение с выхода инвертора поступает на тяговый электродвигатель 3, якорь которого соединен через тяговый редуктор 4 с колесной парой 5, колеса 6 и 7 которые могут иметь неодинаковый диаметр. Колесная пара 5 опирается на каток 8, связанный валом с маховиком 9, имитирующим массу поезда, и нагрузочной машиной 10, имитирующей тяговую нагрузку поезда. Управление энергетической установкой и режимом работы тягового привода осуществляется дистанционно от контролера 11 машиниста. Колесная пара имеет сменные бандажи, что обеспечивает возможность моделирования совместной работы тягового привода с колесными парами, имеющими различную величину и характер износа колес. Нажимное устройство 12 позволяет имитировать сцепной вес испытываемого локомотива.

Корпус статора электродвигателя 3 закрыт теплоизоляционным экраном 14, сверху которого по окружности статора установлен индукционный нагреватель 15, связанный с системой регулирования температуры обмоток электродвигателя 16. К подшипниковому щиту, в котором имеются вентиляционные отверстия (на рис. не показаны) присоединен воздухопровод 13, по которому охлаждающий воздух от мотор-вентилятора 17 поступает в электродвигатель 3. Величина количества охлаждающего воздуха регулируется с помощью системы управления 18, воздействующей на режимы работы мотор-вентилятора 17. Температура обмоток определятся термопарами (на рис. не показаны) установленными электродвигателем 3.

Реализация процессов боксования и автоколебаний тягового привода на стенде осуществляется следующим образом.

Принудительно, с помощью индукционного нагревателя, повышается температура обмоток электродвигателя 3 до момента возникновения проскальзывания колес (колеса одинакового диаметра) колесной пары, что приведет к процессу боксования и, в дальнейшем, фрикционным автоколебаниям. Изменяя точку передачи крутящего момента вдоль оси колесной пары, можно добиться того, чтобы в крутильных колебаниях (автоколебаниях) участвовал тяговый редуктор и электродвигатель. Температура обмоток двигателя, при которой начинался процесс проскальзывания колесной пары фиксируется термопарами. Затем нагреватель выключается, включается система охлаждения, уменьшающая температура обмоток до исходного состояния. Затем изменяем величину силы нажатия устройством 12, снова включается нагреватель, достигается температура обмоток при которой колеса колесной пары начинают проскальзывать. Процесс повторяется, и таким образом, устанавливается область существования процессов боксования и автоколебаний в зависимости от температуры обмоток двигателя и силы прижатия колес к рельсам (сцепные веса) – узел 12.

Используя колеса разного диаметра и изменяя температуру обмоток двигателя определяется область существования боксования и фрикционных автоколебаний в тяговом приводе в зависимости от разности диаметров и температуры обмоток при неизменной силе прижатия колес к рельсам – узел 12.

Использование изобретения позволяет воспроизвести на стенде процессы боксования и автоколебаний в тяговом электроприводе с учётом теплового состояния электродвигателя, что дает возможность после изучения этих явлений снизить динамические нагрузки, возникающие в элементах привода, повысить долговечность его узлов, а также коэффициент использования сцепного веса, при проектировании и изготовлении противобоксовочных устройств, учесть влияние температурного режима электродвигателя на его механические характеристики, и следовательно, процессы боксования.

Поиск по сайту: