4.7.2. Схемы испытаний тэд

Первые 4 вида испытаний (квалификационные, приемо-сдаточные, типовые и периодические) включают испытания их под нагрузкой. Схемы испытаний и способы нагрузки испытываемых двигателей ГОСТом не ограничены.

Применительно к ТЭД используют 3 метода испытаний:

1) Осуществление нагрузки ТЭД на стенде с помощью механического или электромагнитного тормозного устройства (ТУ), или другой электрической машины, однотипной с испытуемой и работающей в генераторном режиме.

Рис. 4.5. Структурная схема испытаний ТЭД

с непосредственной нагрузкой.

Использование ТУ представляет собой достаточно сложную задачу (т.к. ТУ должно быть большой мощности, то трудно обеспечить его устойчивую работу с определенной нагрузкой, а также регулировать ее в широких пределах).

Кроме того, применение ТУ является неэкономичным, т.к. вся энергия, затрачиваемая на испытание, безвозвратно теряется, т.е. рассеивается в окружающую среду;

2) Использование нагрузочного генератора (НГ) в качестве механической нагрузки позволяет обеспечить простое и плавное регулирование режима работы ТЭД путем регулирования сопротивления нагрузочного резистора (НР) и тока возбуждения генератора.

Рис.4.6. Структурная схема испытаний ТЭД с НГ

Здесь вырабатываемая генератором электрическая энергия гасится в нагрузочном реостате, т.е. схема так же неэкономична как и предыдущая;

3) При испытании ТЭД используется принцип возврата электрической энергии, вырабатываемой НГ, в цепь питания испытуемого двигателя, что позволяет значительно уменьшить затраты энергии на испытания. Схемы, обеспечивающие такую возможность, получили название схем взаимной нагрузки (или возвратной работы).

Рис. 4.7. Структурная схема испытаний ТЭД методом взаимной нагрузки

4.7.3. Испытания тэд на холостом ходу

Производят перед испытанием под нагрузкой с целью проверки правильности сборки машины. Оценивается работа подшипников и приработка щеток по коллектору. В режиме ХХ ТЭД питает пониженным напряжением (до 100 В).

Двигатели типа ЭД проверяют в течение 30 минут при n = 600 мин^-1, а ЭДТ – 200Б – при 400 мин^-1, а так же проверяют работу по n. «к».

Омическое сопротивление измеряют до испытания машины (в практически холодном состоянии) методом сопротивления (вольтметра и амперметра), который при использовании приборов класса 0,2 или 0,5 обеспечивает высокую точность.

Полученное значение сопротивления пересчитывают к температуре 20ºС по формуле:

(4.3)

где – сопротивление при 20 ºС;

–сопротивление обмотки в холодном состоянии;

–температурный коэффициент, равный

–температура, при которой производилось измерение, ºС;

Сопротивление не должно отличаться от номинального значения (паспортного) на ± 10 % (для отремонтированных машин) и ± 5 % – для вновь созданных.

4.7.4. Испытания тэд под нагрузкой (на нагревание)

Производят методом взаимной нагрузки при приемо-сдаточных испытаниях. Это испытание производят с целью определения превышения температуры (перегрева) обмоток, коллектора и подшипников над температурой охлаждающего воздуха при номинальном режиме.

Этот метод позволяет получить значительную экономию электроэнергии, т.е. на испытание тратится 20 – 30 % от мощности, развиваемой испытуемым двигателем.

Условные обозначения:

Д – испытуемый ТЭД; Г – такой же ТЭД, но работающий в режиме генератора; ЛГ – линейный генератор; ВДМ – вольтодобавочная машина; АД – трехфазный приводной электродвигатель; ГПД и ГПГ – обмотки последовательного возбуждения машин Д и Г; ГУ – генератор управления; К_ВДМ и К_ЛГ – контакторы ВДМ и ЛГ; ДПГ, ДПД – обмотки добавочных полюсов машин Г и Д;

U_лг, U_вдп, U_д, U_Г, U_гу – напряжение на зажимах соответствующих машин;

∆U_дпг, ∆U_дпд, ∆U_{дп вдм} – падение напряжения на обмотках ДП соответствующих машин;

∆U_гпд, ∆U_гпг – падение напряжения на обмотках ОВ соответствующих машин;

I_д, I_г, I_лг, I_вдп – сила электрического тока якорей соответствующих машин;

Е_д, Е_г, Е_вдп – Э.Д.С. в обмотках якорей соответствующих машин.

Рис.4.8. Принципиальная схема испытаний ТЭД методом возвратной работы

ЛГ является одним из источников, питающих машину Д постоянным током. ЛГ компенсирует магнитные, механические и частично добавочные потери.

АД электрически со семой не связан. Он только обеспечивает подвод механической энергии к генераторам ВДМ и ЛГ.

Обмотка возбуждения ГПГ включена последовательно с ГПД. Это сделано для того, чтобы Г работал как генератор с независимым возбуждением для обеспечения его устойчивой работы в широком диапазоне нагрузок. По обмоткам ГПД и ГПГ течет один и тот же ток – это обеспечивает идентичность характеристик машин Д и Г. (Причем ГПГ включают встречно ГПД).

Рассмотрим работу ВДМ для обоснования включения этой машины в схему (для компенсации электрических потерь). Валы якорей Д и Г жестко связаны муфтой, поэтому их частоты вращения одинаковы, т.е. n_д = n_г. Испытуемый Д преобразует подведенную к нему электроэнергию в механическую, которая используется другим ТЭД (Г). В свою очередь Г отдает выработанную им электрическую энергию двигателю Д (возвратная работа).

Для обеспечения равенства магнитных потоков в Д и Г обмотки ГПД и ГПГ соединены последовательно, это упрощает расчеты по разделению потерь между Д и Г.

Очевидно, что в любом случае,

(4.4)

(4.5)

где – сумма сопротивлений обмоток, включенных последовательно в цепь якоряД (обм. якоря,ДПД, ГПД, ГПГ);

–то же для Г.

Равенство частот вращения якорей n_д = n_г, магнитных потоков Ф_д = Ф_г и С_д = С_г (– как следствие полной идентичности магнитных систем Д и Г) приводит к равенствам:

т.е. (4.6)

С учетом равенства (4.4) и (4.5) получили

При таком соотношении напряжений Г не может отдавать энергию двигателю Д.

Для обеспечения работоспособности системы последовательно с Г включают ВДМ с таким расчетом, чтобы было больше.

Кроме выравнивания баланса напряжений ВДМ предназначена для компенсации электрических (I²R_ЯД + I²R_ЯГ) и частично добавочных потерь, возникающих в Д и Г.

На таком стенде можно испытать только однотипные машины, т.к. равенство С_д и С_г возможно только при следующих условиях:

а) одинаковых магнитных системах машин;

б) однотипных и одинаковых по размерам обмоток якорей машин;

в) одинакового числа активных проводников N в обмотках якорей машин.

Таким образом, два генератора (Г + ВДМ и ЛГ) соединены параллельно и работают на общую нагрузку. Следовательно, распределение токов между этими генераторами определяется соотношением их внутренних сопротивлений и наводимых в них Э.Д.С.

I_д легче всего регулировать за счет U_вдМ, т.е. как бы изменяя внутреннее сопротивление цепи Г + ВДМ.

U_д целесообразно регулировать, изменяя напряжение ЛГ, т.к. U_вдМ значительно меньше U_Г.

U_вдМ и U_ЛГ регулируют изменением сопротивлений R_ВДМ и R_ЛГ в цепях независимого возбуждения этих машин.

При испытании машины под нагрузкой должны подвергаться постоянному контролю:

– ток нагрузки;

– напряжение;

– частота вращения;

– температура подшипников, охлаждающего воздуха, неподвижных обмоток.

Превышение температуры обмоток над температурой охлаждающего воздуха (перегрев, τ) определяется:

(4.7)

где – сопротивление обмотки в нагретом состоянии;

–сопротивление обмотки в холодном состоянии;

–температура нагрева обмотки;

–температура, при которой измерено сопротивление ;

–температура охлаждающего воздуха при измерении .