Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Филиал государственного образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

«Омский государственный университет путей сообщения»-

Омский техникум железнодорожного транспорта

Методические указания

по выполнению лабораторных работ

по дисциплине

«Электропривод и преобразователи подвижного состава»

Для специальности 190304 Техническая эксплуатация железных дорог

Специализация 190304.03 Устройства и электрические аппараты вагонов

РАЗРАБОТАЛ

преподаватель О.А. Кутькина

Омск 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка…………………………………………………………...4

Лабораторная работа №1 Исследование конструкции синхронного генератора пассажирского вагона…………………………………………………………….5

Лабораторная работа№2 Исследование устройства электромашинного преобразователя………………………………………………………………….12

Лабораторная работа№3 Исследование устройства тиристорного регулятора напряжения……………………………………………………………………….15

Лабораторная работа №4 Исследование устройства регулятора напряжения сети освещения…………………………………………………………………..19

Лабораторная работа №5 Исследование работы автономного инвертора…...23

Библиографический список……………………………………………………..28

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Методические указания по выполнению лабораторных работ предназначены для студентов очного отделения специальности 190304.03.

Программной учебной дисциплины «Электропривод и преобразователи подвижного состава» на проведение лабораторных работ для базового уровня профессионального образования предусмотрено 10 часов. Лабораторные занятия проводятся в учебных кабинетах. Продолжительность каждого занятия 2 часа.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать принципы работы преобразователей в различных режимах, методы автоматического регулирования и управления;

уметь определять параметры электрических цепей машин постоянного и переменного тока.

Студенты предварительно должны подготовиться к занятию: изучить содержание работы на занятии, порядок ее выполнения, повторить теоретический материал, связанный с данной работой.

Лабораторная работа №1

Тема: Исследование конструкции синхронного генератора пассажирского вагона

Цель работы – познакомиться с конструкцией синхронных генераторов, их основными характеристиками, научиться выполнять подключение и проверку подключения генераторов; закрепить теоретические знания.

Задание: описать конструктивные особенности синхронных генераторов, выполнить подключение и проверку подключения генераторов, построить характеристики холостого хода, короткого замыкания, внешние и регулировочные характеристики.

Теоретические сведения

1 Принцип действия и конструкция генератора

На вагонах с принудительной вентиляцией применяются генераторы группы 2ГВ.003 и 2ГВ.008 различных модификаций. На вагонах с установками кондиционирования воздуха немецкой постройки – DCG-4435, отечественной постройки – ЭГВ-08, ЭГВ-32 и 2ГВ.13 с небольшими изменениями в структуре обмоток в зависимости от года выпуска.

Все вагонные генераторы переменного тока по своей конструкции являются индукторными. Отличительной особенностью такого генератора является то, что все его обмотки неподвижны, что упрощает конструкцию и эксплуатацию генератора. Генератор вагонов с принудительной вентиляцией состоит из двух основных частей: неподвижной, называемой статором 1 (рисунок 1), и вращающейся части, называемой ротором 2. Между статором и ротором имеется зазор ∆. Вал 3 ротора вращается в подшипниках, которые установлены в подшипниковых щитах 4. Между телом ротора и каждым из щитов имеется воздушный зазор δ. Одни обмотки 5 расположены на зубцах 6 статора и являются рабочими, другие обмотки 7 на выступах 8 подшипниковых щитов и служат обмотками возбуждения. Ротор выполнен в виде цилиндра с продольными выступами и впадинами по образующей цилиндра. Основной магнитный поток Ф, создаваемый обмотками возбуждения, яблокообразно замыкается по контуру: тело ротора, зазор ∆, зубцы статора, станина статора, подшипниковые щиты, зазор δ, тело ротора. Такой генератор называется с осевым возбуждением. Генератор имеет две рабочие обмотки: основную и дополнительную. Напряжением основной обмотки после выпрямления питаются все потребители, а напряжение дополнительной после выпрямления складывается с напряжением основной после выпрямления и обеспечивает восстановление потерянной на стоянке емкости аккумуляторной батареи. Основная обмотка трехфазная соединяется звездой или треугольником. Дополнительная однофазная с выводом от средней точки катушки обмотки возбуждения соединяются между собой последовательно.

а б

Рисунок 1: а – устройство индукторного генератора, б – схема соединения обмоток

При вращении ротора зазор δ всегда остаётся неизменным, а зазор ∆ меняется. Если оси зубцов статора и выступов ротора совпадают, то зазор ∆ минимальный. Несовпадение осей приводит к увеличению зазора ∆ до максимальной величины. В результате магнитный поток меняется от максимальной величины до минимальной оставаясь неизменным по направлению. Это приводит к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в витках рабочих обмоток. При возрастании магнитного потока ЭДС имеет одно направление, при убывании – другое. Полный цикл изменения магнитного потока вызывает полный цикл (период) изменения ЭДС. Таким образом, в рабочей обмотке при вращении ротора наводится переменная ЭДС. Частота (количество периодов в секунду) ЭДС в рабочей обмотке равна числу выступов ротора, умноженной на частоту его вращения. Так как частота вращения колёсной пары зависит от скорости движения вагона, то и частота ЭДС рабочей обмотки различна. Чем выше скорость движения вагона, тем большую частоту имеет ЭДС рабочей обмотки. Размещение в пазах статора трёх рабочих обмоток приводит к созданию трёхфазного генератора.

В генераторах вагонов с установками кондиционирования воздуха обмотка возбуждения размещается в корпусе генератора и выполняется в виде двух кольцевых катушек 1, расположенных за пределами пакета статора. Такие генераторы называются с радиальным возбуждением (рисунок 2). Магнитный поток Фв замыкается между выступами ротора и зубцами статора в поперечном направлении. Исключение составляет генератор 2ГВ.13, у которого обмотка возбуждения расположена в средней части между статорами. Эти генераторы имеют одну рабочую обмотку, которая вырабатывает напряжение, необходимое для восстановления емкости батареи. Потребители, требующие ограничения напряжения, получают питание через ограничители напряжения.

Рисунок 2 – Генератор с радиальным возбуждением

Все вагонные генераторы работают в режиме самовозбуждения. Это значит, что обмотка возбуждения питается напряжением генератора. Чтобы оно появилось, необходим начальный магнитный поток. Он обеспечивается остаточным магнетизмом железа генератора. Для таких генераторов справедливо выражение для ЭДС:

Е=сп(Фост.+Фо.в.),

где: Фост – остаточный магнитный поток,

Фо.в. – магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения.

2 Проверка и подключение генератора