2022年牵引电机试验台变流方案 .pdf

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1、?1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/文章编号:100726034(2006)0520025203牵引电机试验台变流方案陈德才(中国南车集团戚墅堰机车车辆工厂,江苏 常州 213011)摘 要:介绍了牵引电机试验台采用变流方案的电源线路,分析了其工作原理。同时解决了变流方案中的难点问题。关键词:牵引电机;试验台;变流方案;12相整流电路;串并联回馈法中图分类号:U260.14+6文献标识码:B0 前言牵引电机试验台主回路采用串并联回馈法时,原系统采用2 套大

2、的直流发电机组,1 套为线路电源,1 套为升压电源。线路电源提供电机端电压,并为电机提供机械损耗和铁损;升压电源提供电机电流,并为其提供铜损,如图 1 所示。M被试电机;G陪试电机图1串并联回馈试验结构简图在发电机组试验台中,主要存在以下问题:(1)发电机组运行时噪声很大,造成环境污染;(2)运行成本较高。发电机组存在机械损耗,其总的损耗比可控硅整流试验台高5%左右;(3)发电机组维护较困难。因为线路发电机和升压发电机均为6 000V 的高压电机,故障时必须送专业厂家维修,本单位无条件维修。而可控硅整流试验台,具有以下优势:(1)可控硅电源是一种静止电源,运行时无噪声;(2)可控硅电源运行效率

3、较高,其负载损耗比发电机组低 5%左右;(3)可控硅电源器件价格便宜,可靠性高;(4)可控硅电源易于拆卸,维修方便。收稿日期:2006-07-03作者简介:陈德才(1973-),男,湖南益阳人,工程师,1996年毕业于华中科技大学电机电气及其控制专业,工学学士,现从事电气方面的技术工作。因此,采用可控硅供电装置取代直流发电机组,不但成本较低,而且维护方便。1 试验台容量的确定本牵引电机试验台主要用于ZD109,ZQDR-410电机试验,系统参数为:升压电源参数:直流 200 V,1 610 A。线路电源参数:直流 1 200 V,150 A。(1)升压电源主要为系统提供铜损,其输出电源电压为陪

4、试电机、被试电机及线路的电阻压降。其输出电源电流为试验电机的最大电流。升压电源:I=1 610 A,U=I 1.1 R1.1=1610 1.1 0.05292 2 1.1=199.5 V其中I为试验电机的最大电流,R为陪试电机、被试电机及线路的总电阻。整定为:U=200 V,I=1 610 A。(2)线路电源主要提供被试电机、陪试电机的机械损耗,其输出电源电压为牵引电机的最高电压。其输出电源电流为陪试、被试电机所需铁耗和机械损耗提供所需电流。线路电源:U=1 000 V,U=U+IR=1000+647(0.012322+0.01995+0.02065)=1042.2 VI=150 A其中:U

5、为牵引电机最高电压,I 为牵引电机相对应的电流。整定为:U=1 200 V,I=150 A。2 变流方案介绍在该方案中,线路电源系统采用了2 个电压负52试验检测名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 3 页 -?1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/反馈,见图 2。内环反馈是从线路电源输出端引入电压负反馈,使线路电源输出直流电压保持恒定。外环反馈是从电机端电压引入负反馈,保证系统在运行过程中被试电机端电压稳定。升压电源系统采用了2 个电

6、流负反馈,见图 3。内环反馈从升压电源端引入电流负反馈,使升压电源输出的直流电流保持恒定。外环反馈是从电机电流引入负反馈,保证系统在运行过程中被试电机电流稳定。图2线图电源系统反馈图图3升压电源系统反馈图3 牵引电动机试验台电源线路3.1 线路电源线路电源设计要求容量为1 200 V,150 A。线路电源电压加在被试牵引电动机两端,驱动牵引电机到相应的测试点。它主要为牵引电动机提供直流电压和相应转速。为了改良供电质量,提高功率因数,并减少纹波,根据线路电源电压高,电流小的特点采用二组三相全控桥串联构成12相整流线路电路,原理见图 4。图4 线路电源主回路线路示意图电路中主变压器原边为Y 接法,

7、副边一组接成Y,另一组接成,使输出构成12 相电路。其整流电压:Ud=m2/m-/m2U2costd(t)1-n=mk2 coskn2-1cosnt式中k=1、2、3 等,n=m?k根据上式,当m=12 时,Ud=4.68U21+2cos12 t1113-2cos24 t23 25+从上式可知,相数m的增加使最低次谐波的频率增加,同时其幅值也迅速减小。用谐波分析,它只有 12 次,24次,36次等谐波电压,消除了奇次谐波。因此相数越多,输出电压的交流分量就越小。其 12相整流的纹波系数为0.994。三相全控桥串联构成12 相整流电路在高压小电流供电场合有十分显著的优点,除了供电质量高外,元器件

8、耐压要求较低,对器件瞬态参数的一致性要求也不十分严格,在高压直流电机的拖动场合得到广泛应用。3.2 升压电源升压电源设计输出容量为200 V,1 610 A。升压电源和陪试电机串联,为陪试电机和被试电机提供给定电流。升压电源选用12 相可控整流供电。与线路电源不同的是升压电源属低压大电流,因此主电路形式也与线路电源不同。同时考虑到在削磁试验时可能产生的负压,升压电源设计为可逆系统。当升压电源电压减至0 还不能满足给定电流要求时,升压电源工作在逆变状态,输出负压。升压电源主电路结构如图5所示。图5 升压机电源主回路线路示意图升压电源变压器结构与线路电源相同,副边两组三相全控桥经平衡电抗器L1并联

9、,其结果是整流桥 I,II 分别提供Id的 1/2,有利于大电流输出。升压电源工作原理与线路电源相同,升压电源采用12相整流,它也只有12 次,24 次,36 次等谐波电压,且幅值很小,消除了奇次谐波。升压电源移相角为0180,能自动工作在逆变状态,此时,电流方向保持不变,解决了串并联回路速率试验下出现的负压问题。62试验检测机车车辆工艺第5期2006年10月 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 3 页 -?1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.

10、http:/4 变流电源方案中难点及解决方法根据机车选配电机的需要,牵引电机需做速率试验。由于电机空载曲线的差异,采取串并联试验回路做速率试验时,会出现负流问题。由于可控硅供电装置中,电流方向不能改变,因此负流问题为变流方案中的难点。电动机力矩Tem=Ce动(I+I0)其中:I陪试电机电流,I0 升压电源电流。陪试电机力矩T发=Ce 0。(2)若存在负流现象,则:在励磁电流相同的情况下,T发+T机械损耗。当电机电压达到额定电压时,线路电源负反馈使线路电源电流输出为0,上式仍然成立,由于I0不能为负,则电机转速继续上升。U=Cen,电机电压将超过额定电压,整个系统失控。为了解决负流问题,采用的方

11、法是给陪试电机增磁,当线路电源电流输出为0 时,系统作出判断,负流开关闭合,增磁电源根据情况进行固定增磁。在增磁条件下:T发=CeT发+T机械损耗则:Ce动(I+I0)=Ce 0。通过上面的分析,给陪试电机增磁,增加了阻力矩,系统能达到稳态平衡。电机增磁试验回路如图6 所示。图6陪试电机增磁线路图图 6 中:220(+),221(-)为增磁电源;M1 正转,M2 反转:Kc9a,Kc9b 合;M1 反转,M2 正转:Kc10a,Kc10b合;M1 正转,M2 正转:K11,K12合;M1 反转,M2 反转:K21,K22合。5 结束语牵引电机试验采用可控硅供电系统比直流发电机组造价低,且运行时

12、无噪声。由于可控硅供电系统和整个工控系统有机结合起来,具有操作简单,易学易用,维护方便等优点。牵引电机试验可控硅供电系统与直流发电机组相比更节电。(编辑:施翠燕)(上接第 16 页)图4三种压力曲线图3 结束语通过TR法和RR法的水平镦锻力与曲轴镦粗所需变形力的分析比较,说明在800 t 水压机上用TR 法设计专用液压模具,可以对曲轴(620V16)之类的小曲轴实现镦锻。参考文献:1 李广新.CGF曲轴镦锻装置的力学参数分析J.大连铁院锻造学报,1987.2 雷春.全纤维曲轴镦弯装置讨论J.重型机械,1978.3 T.Rut.Better Crankshaftsfrom Tow-Way ForgingJ.Engineering,1971.4 H.Robra.Forging Crankshafts by the SchloemannMethodJ.MetalForming,1968.(编辑:施翠燕)72牵引电机试验台变流方案名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3 页 -