[08-1999] Рабочие характеристики тяговых двигателей электропоездов ЭД4М

[poster444]

Рабочие характеристики тяговых двигателей электропоездов ЭД4М

До середины девяностых годов на моторвагонных поездах постоянного тока ЭР2Т, ЭТ2, ЭД2Т и ЭД4М, изготавливаемых на заводах в Риге, Торжке и Демихове, устанавливали тяговые двигатели 1ДТ.003.У1 (модификации с первой по восьмую). Они были разработаны на Рижском электромашиностроительном заводе (ГАО “РЭЗ”). Затем производство двигателей начали на заводах России.

Сейчас электрические машины для моторвагонного подвижного состава, близкие по конструкции и соответствующие по параметрам базовому двигателю — двигателю четвертой модификации 1ДТ.003.4.У1 — изготавливают три завода страны. (ГАО “РЭЗ” продолжает выпускать тяговые двигатели восьмой модификации 1 ДТ.003.8.У1, мало отличающиеся по конструкции от двигателя четвертой модификации.)

ОАО “Сибстанкоэлектропривод" (г. Новосибирск) с 1995 г. выпускает двигатели ТДЭ- 235У1, а завод “Электросила" в Санкт-Петербурге с 1997 г. — двигатели ТЭД-2У1. Изменения в конструкциях двигателей по сравнению с базовой, в основном, коснулись используемых изоляционных материалов и принятой на заводах технологии изготовления. Двигатель ТЭД-0235 изготавливают на ОАО “Сибстанкоэлектропривод” по чертежам базового без существенной переработки.

В двигателе ТЭД-2У1 применена изоляция с вакуумной пропиткой в термореактивных лаках, что повысило влагостойкость изоляции обмоток. Внедрены щеткодержатели с рулонными пружинами, создающими более равномерное нажатие на щетки, введена также траверса, позволяющая перемещать щетки на коллекторе и точнее устанавливать их по нейтрали. Обмотка якоря и петушки коллектора соединены сваркой, что препятствует распайке петушков. Кроме того, подготавливается выпуск двигателей со сварной конструкцией остова.

Выполненные изменения, не влияя на рабочие характеристики, должны существенно повысить надежность двигателей. Магнитная система двигателей не изменилась, что было обусловлено необходимостью сохранения их скоростных характеристик.
При переводе производства двигателей на другие заводы, использующие иные материалы, технологию литья (остова и других деталей), штамповки и т.д., рабочие характеристики могут отклониться от базовых.

Для получения достоверных электромеханических характеристик двигателей одинаковой конструкции, изготовленных разными заводами, оценки расхождения характеристик и определения возможности установки разных двигателей на одном моторном вагоне были проведены сравнительные испытания по специальной программе.

Проверка проходила при непосредственной нагрузке испытываемого двигателя на постоянно установленную на стенде нагрузочную машину, а в отдельных опытах — по методу взаимной нагрузки двух однотипных машин. В ходе квалификационных испытаний на заводах применяли метод взаимной нагрузки двух испытываемых двигателей. При испытаниях определяли параметры рабочих характеристик двигателей: скоростной, холостого хода, нагрузочной, вращающего момента на валу и к.п.д.

Скоростные характеристики п = f(lj,) получены в режиме двигателя при последовательном возбуждении с током 1в, равным 100, 50 и 20 % от тока якоря 1я. Чтобы проверить качество коммутации и устойчивость работы двигателя, характеристики сняли при разном напряжении на якоре (400, 750, 875, 1000 и 1125 В). Затем все опытные точки были пересчитаны на номинальное напряжение 750 В. Пересчет выполняли пропорционально значению э.д.с. двигателя Е= С Ф п, по зависимости п750 = (Е750/ЕОЛТ)-ПОПТ. где Е = U - !я.(Яя + Ядп) - ищ. Однако при больших отклонениях напряжения от номинального погрешность возрастает (влияет реакция якоря), и данные для крайних значений (400 и 1125 В) обычно использовали только как контрольные.

По результатам сравнительных и квалификационных испытаний семи двигателей трех типов построили экспериментальные скоростные характеристики. Данные замеров (по типам двигателей) и величины отклонений характеристик отдельных типов двигателей от средней характеристики для всех испытанных машин приведены в табл. 1.

Как видно, отклонения не превышают в регламентированных режимах значений, допустимых по ГОСТ2582—81: при номинальной нагрузке и полном поле ±3 %, при ослаблении возбуждения — ±6 %. При наибольшей частоте вращения допуск выше — соответственно 3,5 и 7 %.

Только в одном режиме квалификационных испытаний двигателей — полном поле и нагрузке более номинальной — отклонение скоростной характеристики превысило 3 %, достигнув при токах 500 — 550 А +4,1... -4,2 % (1ДТ.003.4) и +6,1... +6,3 % (ТДЭ-235). Однако допуск при такой перегрузке не регламентируется.

Таким образом, усредненная кривая скоростной характеристики для испытанных по программе и при квалификационных испытаниях двигателей может рассматриваться как типовая характеристика для двигателей одинаковой конструкции, изготовленных на указанных заводах. Ее можно использовать для каждого типа электрических машин, а также оценки тягово-энергетических показателей моторвагонного поезда, на котором установлены разные двигатели.

Характеристика холостого хода и нагрузочные характеристики U/n = f(lB) построены на рис. 1 по средним данным для всех опытов. По аналогии со скоростными эти характеристики можно рассматривать как типовые для испытанных двигателей.

Потери механические, холостого хода и магнитные (рис. 2) определяли при работе машины на холостом ходу и разной частоте вращения: холостого хода — в режиме двигателя при последовательном возбуждении, механические и магнитные — в режиме генератора при независимом возбуждении при токе возбуждения от 0 до 500 А.

Расчетным путем по полученным данным при U = 750 В и токе возбуждения, равном 100, 50, 20 % от тока якоря, были определены сумма потерь, полезная мощность, вращающий момент на валу и к.п.д. двигателя (табл. 2). Электрические потери в обмотках якоря, добавочных и главных полюсов вычисляли при температуре обмоток 115 °С. Добавочные потери определяли в процентах от магнитных в зависимости от тока якоря, согласно ГОСТ 2582—81, потери под щетками — считая напряжение на две щетки 2 В. Полезная мощность Р2 равна Р, - АР, где АР = Рэл + Рмех + Рмаг + Рдоп + Рщ. а момент на валу М = 9,55 Р2/п, к.п.д. двигателя Т| = 1 - AP/U I.

Проведенными испытаниями установлено, что двигатели ТЭД-2У1, ТДЭ-235У1 и 1ДТ.003.У1 имеют схожие электромеханические характеристики. Отклонения скоростных характеристик от усредненной во всех опытах, принятой за типовую, не превышают в регламентированных режимах допустимых значений. Нет существенного расхождения в значениях момента и к.п.д. двигателей.

На перечисленных заводах изготовлено несколько сот двигателей. По данным приемо-сдаточных испытаний, отклонения частоты вращения у них не превышают указанного допуска. Эти двигатели (что очень важно), можно устанавливать в любом сочетании на одном моторном вагоне поездов, где ранее размещали базовые двигатели 1ДТ.003.У1.

В текущем году на поездах ЭД4М устанавливают в основном двигатели ТЭД-2У1, на поездах ЭТ2Т — двигатели 1ДТ.003.8.У1 (начата также установка ТЭД-02У1). Внедрение двигателей ТДЭ-235 на этих поездах временно прекращено до устранения недостатков в технологии изготовления, приведших к значительному числу случаев пробоя изоляции полюсов.

Используемая сейчас типовая скоростная характеристика завода РЭЗ для двигателя ДТ.003.4.У1 несколько отличается при ослабленном возбуждении от полученной в опытах. В дальнейшем в расчетах рекомендуется использовать приведенные в данной статье опытные усредненные характеристики (скоростные, нагрузочные, момента и к.п.д.). Основные параметры двигателей, в том числе откорректированные по данным опытов, приведены в табл. 3.

Канд. техн. наук В.А. СЕНАТОРОВ,
инж. Н.С. СИРОТЕНКО,
ВНИИЖТ

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin