1.2 Розрахунок параметрів стенду взаємного навантаження для випробувань тягових двигунів
Основні пристрої, що входять у схему стенду, є так звані «лінійні генератори» - ЛГ і «вольтододаткові машини»- ВДМ, компенсуючи відповідно втрати холостого ходу і електричні втрати.
У запропонованій схемі ці машини заміняються статичними перетворювачами, які у подальшому будуть позначені вищезазначеними позначеннями.
1.2.1 Вихідні дані для проектування
Параметри двигунів, що випробуються зазначені нижче у табл. 1.2.
Табл. 1.2.
-
Часова потужність,
кВт
Напруга, В
Струм, А
Опір обмоток при 20̊С, Ом
КПД,%
900
1500
650
0.015 – як.
0.007 – г.п.
0.003 – д.п.
0.006 – к.о.
92.5
Випробування на стенді взаємного навантаження з використанням двох однакових двигунів, що випробуються, з‘єднаних механічно і електрично.
При цьому одна з машин, що випробується –М1 – працює у режимі двигуна, а інша – М2 – у режимі генератора, у коло якого послідовно підключена ВДМ.
Параметри ВДМ і ЛГ можуть бути визначені виходячи з наступних міркувань.
1.2.2 Розрахунок параметрів вдм та лг
Рівняння балансу напруг для кіл двигуна М1 та генератора М2 має наступний вигляд: - для лінійного генератора:
(1)
(2)
В;
В;
Для цього випадку:
– ЕРС
машини М1;
та
– ЕРС машини М2 та ВДМ відповідно;
та
–
струм двигуна
та генератора відповідно;
,
,
,
– опори якоря, головних та додаткових
полюсів, компенсацыйноъ обмотки.
Оскільки машини М1 та М2 однакові, обертаються з однаковими кутовими швидкостями, то можна вважати їх ЕРС рівними, тобто Е1 = Е2.
У цьому випадку, прирівнявши праві частини рівнянь (1) та (2), отримаємо вираз для напруги ВДМ:
;
(3)
Але струм обох ввімкнених послідовно машин М1 та М2 Iд = Iг = I, тому, перетворивши рівняння (2.3), отримаємо:
;.
(4)
В.
Помноживши обидві частини рівняння (4) на величину струму I, визначимо необхыдну потужнысть ВДМ.
;
(5)
кВт;
Сумарні втрати у двигуні:
кВт; (6)
Оскільки ВДМ і ЛГ компенсують усі втрати потужності машин М1 і М2, що випробовуються, потужність ЛГ може бути визначена як різниця суми втрат в обох машинах і потужності ВДМ.
кВт; (7)
А.
(8)
2 Вибір орієнтовної елементної бази для схем випробувальних стендів у варіанті зі статичними перетворювачами та їх охолоджувачів
Проведені дослідження дозволили визначити необхідну потужність (напругу та струм) лінійного генератора та вольтододатної машини для стенду з випробувань тягових електричних двигунів.
Лінійний генератор: Рлг = 82 кВт, Uлг = 1460 В; Iлг = 82 А.
Вольтододатна машина: Рвдм = 26,2 кВт, Uвдм = 40 В; Iвдм = 650 А.
Крім того, необхідне плавне регулювання вихідної напруги лінійного генератора та вольтододатної машини.
Аналіз можливих варіантів схем статичних перетворювачів дозволив визначити доцільність використання у пристрої, який виконує функції лінійного генератора (далі лінійний перетворювач), трифазної керованої мостової несиметричної схеми випрямляча.
У пристрої, який виконує функції вольтододатної машини (надалі вольтододатний перетворювач), доцільно використовувати трифазну керовану шестиплечеву схему випрямляча.
В якості елементної бази випрямлячів принципово можливо використання тиристорів GTO, IGBT. Але використання повністю керованих GTO та IGBT, в запропонованих схемах є недоцільним, оскільки в схемах має місце природна комутація вентилів.
Тому, з метою спрощення схеми керування, та підвищення надійності, рекомендується застосовувати тиристори.