Нагрузочная станция для испытаний тяговых электродвигателей нового поколения
Тяговый электродвигатель (ТЭД) является одним из важнейших агрегатов тягового подвижного состава (ТПС), неисправность которого может привести к выходу из строя всего локомотива с последующим неплановым ремонтом и даже к возгоранию локомотива. Поэтому проведению испытаний по завершению ремонта этого узла уделяется большое внимание, и оно является обязательным в цепочке технологического процесса ремонта ТЭД.
Перед установкой ТЭД на тележку ТПС необходимо не просто проверить его на работоспособность, но и провести полноценные приемо-сдаточные испытания: под нагрузкой; на межвитковые замыкания; на работу с повышенной частотой вращения; качества сборки щеточного узла (коммутация); при этом контролировать все необходимые параметры, связанные с надежностью и работоспособностью.
Для проведения таких испытаний в ремонтных предприятиях используются нагрузочные станции с проведением испытаний методом взаимной нагрузки. Данный метод хорошо зарекомендовал себя на протяжении многих лет использования.
Суть этого метода заключается в том, что при проведении испытаний используются два тяговых электродвигателя, валы которых жестко соединены между собой. Один из ТЭД работает в режиме электродвигателя, другой в режиме генератора, нагружая при этом оба электродвигателя, частично возмещая потребляемую электроэнергию. Применение данного метода позволяет существенно экономить электроэнергию, затрачиваемую при испытаниях, и в то же время получать полноценную нагрузку на валу испытываемого электродвигателя.
В 2017 г. по программе НИОКР в Проектноконструкторском бюро локомотивного хозяйства ОАО «РЖД» (ПКБ ЦТ) совместно с сотрудниками Иркутского государственного университета путей сообщения была разработана «Нагрузочная станция для испытания тяговых электродвигателей нового поколения типа А3338». Данная станция обеспечивает проведение испытаний ТЭД в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режимах.
Испытания проводятся согласно следующим требованиям ГОСТ 2582, РК103.11.321-2004, СТО РЖД 1.13.001 -2006 и ГОСТ 11828:
> испытание на нагрев — часовой режим;
> измерение степени коммутации;
> проведение испытания электрической прочности, межвитковой изоляции;
> испытание на механическую прочность (повышенная частота вращения), возможность регулирования тормозного и вращающего моментов ТЭД в широком диапазоне и автоматического поддержания заданной величины этого момента при любой скорости вращения.
Отличительной особенностью работы испытательной станции является применение в схеме управления полупроводникового вариатора (ЭПВ), предназначенного для управления мощностью ТЭД, в состав которого входят высоковольтные конденсаторы и высоковольтный IGBT-транзистор.
Применение данной системы позволяет: снизить потребление электроэнергии при испытаниях; повысить эффективность использо
вания энергии на 10 %; повысить коэффициент полезного действия в среднем на 3 % во всем диапазоне мощности.
Помимо этого, в данной станции применяется пульт управления, который включает в себя логическую защиту от вмешательства оператора во время проведения испытаний до полной остановки испытываемых электродвигателей, за исключением аварийной остановки, что повышает безопасность проводимых испытаний. При этом пульт управления размещен в изолированном помещении и выполнен с возможностью автоматического, полуавтоматического и ручного управления.
При разработке нагрузочной станции типа А3338 ставился вопрос о возможности применения электронного полупроводникового вариатора на локомотивах, в связи с чем была предусмотрена возможность проведения оперативного изменения программного обеспечения управления полупроводниковым регулятором мощности. Это позволяет отработать алгоритм работы преобразователя в реальных условиях, имитирующих работу ТЭД на локомотиве, и выбрать оптимально возможный с целью дальнейшего его использования на локомотивах с ТЭД постоянного тока.
«Станция для испытания тяговых двигателей нового поколения. Тип А3338» является уникальной в своем роде, при ее разработке были использованы технические решения, не применявшиеся ранее, что подтверждено получением ряда патентов на полезную модель.
По материалам Проектно-конструкторского бюро локомотивного хозяйства — филиала ОАО «РЖД»
