Энергосберегающие технологии испытаний машин переменного тока средних и больших мощностей

• Автор: Бейерлейн, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЙ АСИНХРОННЫХ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
1.1. Современное состояние и перспективы развития
электроподвижного состава в России
1.2. Анализ нормативно - технической базы в регулируемом электроприводе с асинхронными электродвигателями
1.3. Анализ существующих схем испытаний асинхронных тяговых электродвигателей
1.4. Постановка задач по разработке системы
энергосберегающих испытаний асинхронных тяговых
электродвигателей
ВЫВОДЫ
2. РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СХЕМЫ И
ТЕХНОЛОГИИ ИСПЫТАНИЙ АСИННХРОННЫХ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
2.1. Исследования энергозатрат при испытании асинхронных
электродвигателей средних и больших мощностей

2.2. Схемы испытаний асинхронных электродвигателей с возвратом энергии в сеть
2.3. Разработка схемы взаимной нагрузки для испытаний асинхронных тяговых электродвигателей
2.4. Обоснование энергосберегающего метода испытаний асинхронных электродвигателей
ВЫВОДЫ
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМЫ ИСПЫТАНИЙ. АСИНХРОННЫХ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
3.1. Математическое моделирование асинхронных тяговых

электродвигателей включенных по схеме взаимной нагрузки
3.2. Реализация математической модели схемы испытаний
асинхронных тяговых электродвигателей
3.3 Влияние законов управления испытуемого двигателя на энергетические характеристики схемы взаимной
нагрузки
3.4. Обработка результатов моделирования
ВЫВОДЫ
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПО СХЕМЕ ВЗАИМНОЙ НАГРУЗКИ
4.1. Разработка методов измерения потребляемой мощности
при испытаниях асинхронных тяговых электродвигателей
4.2. Алгоритм обработки сигналов
4.3. Работа экспериментальной установки для исследования энергетических характеристик при испытаниях асинхронных электродвигателей
4.4. Экспериментальные исследования схемы по методу взаимной нагрузки
4.5. Экономическое обоснование применения схемы взаимной нагрузки
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время в эксплуатации находятся сотни тысяч электрических машин (ЭМ) средней мощности до 1000 кВт, применяемых, в том числе в качестве тяговых. Многие из них выработали свой ресурс или приближаются к этому. Замена их новыми, по разным причинам, производится недостаточными темпами. Это увеличивает число отказов ЭМ, объем ремонтных работ и соответственно затраты.
Современное состояние тяговых электрических машин (ТЭД) на железнодорожном транспорте характеризуется высокой аварийностью и средним фактическим сроком службы до ремонта не превышающем 600 тыс. км пробега. Имеются попытки повысить срок службы применением новых материалов и технологий, но они носят несистемньтй характер, и решить проблему не могут. Для оценки ресурса ТЭД во время эксплуатации, не организован мониторинг состояния электрических машин, без которого невозможно говорить об оценке остаточного ресурса, а значит о переходе на восстановительный ремонт по фактическому состоянию. Решение этой задачи актуально, так как стареющий парк электрических машин с каждым годом требует увеличения затрат на его восстановление.
Требования к качеству и надежности ТЭД постоянно повышаются. Одним из путей выполнения этих требований является строгое соблюдение условий испытаний, проводимых на всех этапах изготовления, и объективная оценка данных, полученных в процессе испытаний. Это в полной мере относится и к приемо-сдаточным испытаниям. По оценке специалистов затраты труда на проведение приемо-сдаточных испытаний сегодня составляют до 13 % от трудоемкости изготовления ЭМ. В соответствии с требованиями международных и национальных стандартов, испытания тяговых асинхронных электродвигателей (АТЭД) следует проводить не только в режиме холостого хода и короткого замыкания, но и часовом режиме при полной нагрузке.

Потери в электрических машинах детально рассмотрены в работах Кацмана М.М., Вольдека А.И., Копылова И.П. и др. [38, 39, 40, 41, 42, 43]. Основные составляющие потерь в машине:
• потери в обмотках (потери в меди),
• потери в магнитопроводе (потери в стали),
• потери в трущихся частях (потери механические),
• добавочные потери.
Для нерегулируемой ЭМ первую составляющую, пропорциональную I2, относят к переменным потерям, поскольку 1=М, а последний определяется моментом сопротивления, т.е. зависит от режима работы. Две другие составляющие относят условно к постоянным потерям, так как потери в магнитопроводе определяются практически неизменными амплитудой и частотой магнитной индукции, а механические потери - практически неизменной частоте вращения [39, 40]. Таким образом, для нерегулируемой ЭМ в первом приближении можно считать:
где К-постоянные потери, I и Я - ток и сопротивление силовой цепи. Более детальное качественное представление о потерях дает рис. 2.1 - диаграмма потерь при передаче энергии от электрического источника Р=3 СД/фСолуз к вращающейся нагрузке Р2-Мса [41, 42]. На диаграмме указана также электромагнитная мощность Рэм—44м>0 — мощность, передаваемая через воздушный зазор машины.
АР = К + 12-Я,
(2.5)
Рис. 2.1. Энергетическая диаграмма электрической машины