電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)試驗臺優(yōu)化設(shè)計

1、電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)試驗臺優(yōu)化設(shè)計實用技術(shù)電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)試驗臺優(yōu)化設(shè)計optimumdesignfortestbenchonelectrictransmissionsystemofelectriclocomotive董興河蔡賓鋒賈云崗永濟(jì)新時速電機(jī)電器有限公司山西永濟(jì)044502dongxinghecaibinfengjiayungangyongjixinshisuelectricequipmentco.,ltd,yongjishanxi044502摘要:研究現(xiàn)代電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)試驗臺的技術(shù),解決國產(chǎn)化電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)的地面試驗設(shè)備問題.關(guān)鍵詞電傳動系統(tǒng)試驗臺17-31kv相電源四象限負(fù)

2、載設(shè)備測量系統(tǒng)控制系統(tǒng)abstract:thispaperstudiedmodemtechnologyfortestbenchonelectrictransmissionofelectriclocomotiveandsolvedtheproblemsonground-testingplantoflocalizationelectriclocomotive.keywords:electrictransmissionsystemtestbench17-31kvsingle-phasepowersupplyfour-quadrantloadequipmentmeasurementsystemcon-

3、trolsystem隨著高鐵事業(yè)的快速發(fā)展和電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)國產(chǎn)化進(jìn)程,電傳動系統(tǒng)的試驗?zāi)芰σ呀?jīng)嚴(yán)重影響了國產(chǎn)化電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)繼續(xù)擴(kuò)大,必須盡快解決試驗設(shè)備的瓶頸問題.目前需要建立電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)試驗臺以滿足大功率電傳動系統(tǒng)的地面聯(lián)調(diào),牽引變流器的型式試驗的要求.經(jīng)過潛心調(diào)查和研究,總結(jié)出大功率電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)試驗臺技術(shù).1.機(jī)車牽引系統(tǒng)試驗標(biāo)準(zhǔn)(iec613773電力牽引機(jī)車車輛逆變器供電的交流電動機(jī)及其控制系統(tǒng)的組合試驗;(iec612871機(jī)車車輛用電力變流器第一部分:特性和試驗方法;(iec603492電力牽引鐵路機(jī)車車輛與公路車輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī)一第2部分:電子變流器

4、供電的交流電動機(jī).2設(shè)計原則大功率電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)試驗臺用于驗證牽引變流器各種試驗項目是否符合要求,試驗臺技術(shù)成熟,易于實現(xiàn),控制可靠,調(diào)節(jié)穩(wěn)定,以避免因試驗臺的故障造成試驗人員對試驗結(jié)果誤判.3.試驗臺功能試驗臺能夠滿足9600kw大功率電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)牽引變流器的型式試驗以及研究性試驗,變流器供電的交流電動機(jī)的型式試驗以及研究性試驗,由牽引變壓器,牽引變流器,牽引電動機(jī)及其控制系統(tǒng)組成的系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)試驗,為大功率電力機(jī)車的研究和生產(chǎn)提供可靠的數(shù)據(jù).4技術(shù)方案大功率電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)試驗臺采用交流回饋法,第一為了節(jié)約電能,第二為了增加試驗臺的靈活性.圖1試驗臺工作原理示意圖試驗系統(tǒng)由電源系

5、統(tǒng),負(fù)載系統(tǒng),控制系統(tǒng),測量系統(tǒng)和輔助供電系統(tǒng)組成.電源系統(tǒng)為單相1731kv,50hz,提供牽引系統(tǒng)試驗所要求的電源.4.1單相電源系統(tǒng)組成單相電源由三相,單相變壓器,單相升壓調(diào)壓變壓器,調(diào)壓電抗器,控制測量系統(tǒng)組成.三相輸入lokv移相電容調(diào)壓電抗器升壓調(diào)壓變壓器單相輸出25kv圖2單相電源系統(tǒng)主原理圖電源系統(tǒng)的參數(shù)主要是為了滿足9600kw電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)地面聯(lián)調(diào)試驗和變流器的型式試驗.三相10kv電源經(jīng)過scott變壓器變成相差為90.的兩個單相電,通過電容移相合成一個單相電,經(jīng)升壓調(diào)壓變壓器升到25kv,25kv出端微調(diào)電抗器配合調(diào)至17_3lkv的任意電壓值.電源系統(tǒng)具有必須的保

6、護(hù)功能.4.2電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)主要由牽引變壓器,牽引變流器,牽引電機(jī),機(jī)車檢測系統(tǒng)和機(jī)車控制系統(tǒng)組成.l凸臣(_;jjfj氮暑b張蚺姆f圉fi/_,m圖3hxd2c電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)主原理示意圖4.3負(fù)載系統(tǒng)負(fù)載系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器,飛輪,齒輪箱,負(fù)載電機(jī),負(fù)載變流器,饋網(wǎng)變壓器和相應(yīng)的開關(guān)柜組成.chinascience&technologyoverview337實用技術(shù)圖4負(fù)載系統(tǒng)主原理圖負(fù)載電機(jī)為交流電機(jī),牽引電機(jī)在電動工況工作時,負(fù)載電機(jī)處f發(fā)電機(jī)狀態(tài),通過負(fù)載側(cè)四象限變頻器,饋網(wǎng)變壓器將能量反饋10kv電網(wǎng).負(fù)載電機(jī)特性曲線與被試電機(jī)特性曲線不一致,故在債

7、載電機(jī)與被試電機(jī)之間加入減速齒輪箱,確保負(fù)載電機(jī)與被試電機(jī)之間的特性匹配.為保證系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行,在減速齒輪箱與負(fù)載電機(jī)之間加入飛輪,模擬機(jī)車實際運(yùn)行時的轉(zhuǎn)動慣量.負(fù)載系統(tǒng)應(yīng)滿足被試電機(jī)的以下要求:(1)被試異步牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩,功率范圍.(2)被試異步牽引電機(jī)在牽引特性與制動特性下的特性曲線.(3)被試異步牽引電機(jī)對負(fù)載系統(tǒng)的穩(wěn)定性.被試電機(jī)通過轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器,飛輪,齒輪箱帶動負(fù)載發(fā)電機(jī),負(fù)載發(fā)電機(jī)和負(fù)載四象限變流裝置共同組成負(fù)載系統(tǒng),使被試電機(jī)的功率回饋電網(wǎng).試驗時,通過負(fù)載四象限變流裝置調(diào)節(jié)負(fù)載發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩,平滑地調(diào)節(jié)被試電機(jī)的功率.負(fù)載系統(tǒng)主要參數(shù):(1)飛輪:300kg.m.

8、(2)齒輪箱:2mw,2:1變速比.(3)負(fù)載電機(jī)功率:1600kw恒功范:750-2200rpm牽引電機(jī)的運(yùn)行工況主要有恒轉(zhuǎn)矩啟動,恒功率調(diào)速,再生制動等運(yùn)行工況.根據(jù)被試電機(jī)的不同工況要求,調(diào)節(jié)負(fù)載系統(tǒng),使被試電機(jī)得到試驗所要求的牽引轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩,以及制動時所要求的轉(zhuǎn)速.負(fù)載系統(tǒng)可以按被試系統(tǒng)的特性曲線要求提供相應(yīng)的陪試特性.牽引電動機(jī)恒轉(zhuǎn)矩啟動時,調(diào)節(jié)負(fù)載四象限變流器的轉(zhuǎn)速給定值和轉(zhuǎn)矩限幅值,使負(fù)載電機(jī)隨著被試電機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行,并提供所需要的轉(zhuǎn)矩.當(dāng)被試電機(jī)的由恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)為恒功率運(yùn)行后,隨轉(zhuǎn)速變化而調(diào)節(jié)負(fù)載四象限變流裝置的轉(zhuǎn)矩限幅值,使系統(tǒng)的輸出功率不變.被試牽引電動機(jī)工作在再生發(fā)電狀態(tài)時

9、,負(fù)載四象限變流器按需給定轉(zhuǎn)速值和轉(zhuǎn)矩限幅值,使負(fù)載電機(jī)工作在電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài),并向被試電機(jī)提供制動工況的轉(zhuǎn)速,制動轉(zhuǎn)矩.輔助變流器的單獨試驗時使用3600v可調(diào)直流電源,提供380v阻抗負(fù)載,具有短路,缺相功能的開關(guān)柜.4.4控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用profibusdp網(wǎng)絡(luò)組建控制網(wǎng)絡(luò),主站用于控制邏輯代碼運(yùn)行和控制系統(tǒng)的監(jiān)視,子站包括操作臺控制子站,單相電源系統(tǒng)控制子站,負(fù)載系統(tǒng)控制子站,輔助系統(tǒng)控制子站.控制系統(tǒng)的控制方式為就地控制和控制臺集中控制,對電源系統(tǒng)的10kv高壓開關(guān),25kv高壓開關(guān),1471v開關(guān)的合分和相應(yīng)的保護(hù),對負(fù)載系統(tǒng)的負(fù)載電機(jī)負(fù)載四象限變流器,負(fù)載變壓器及相應(yīng)開關(guān)的控制

10、和保護(hù),對試驗系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)風(fēng)機(jī)和油泵的合分和相應(yīng)的保護(hù),與電源系統(tǒng)和負(fù)載系統(tǒng)的邏輯互連.緊急按鈕不采用網(wǎng)絡(luò)方式,而是采用直接控制電纜連接的方式,在網(wǎng)絡(luò)通信不工作的狀態(tài)下操作人員依然能夠安全斷開試驗系統(tǒng)主回路,保障試驗人員和試驗設(shè)備的安全.4.5測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)由wt1600功率分析儀,日置8861,實時記錄系統(tǒng)di722,溫度巡檢儀振動巡檢儀等組成,所有的儀器儀表就地就近放置,通過以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)傳回主控室.測量系統(tǒng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析處理能力,實時波形記錄功能,可以同時測量多路波形,通道設(shè)置可以自由組合.測量系統(tǒng)主要功能:(1)25kv高壓電壓,電流測量以及ff玢析.(2)牽引變流器原邊電壓,電

11、流測量及ff玢析.(3)牽引變流器直流母線電壓,電流測量.(4)牽引變流器次邊電壓,電流測量及ff玢析.(5)牽引變流器輔助供電側(cè)電壓,電流測量.(6)牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩的測量.(7)牽引電動機(jī)溫度,風(fēng)量,振動測量.(8)牽引變流器的電量,溫度,控制信號波形記錄.(9)牽引電動機(jī)停車電阻測量.338chinascience&technologyoverview振動監(jiān)測采用北京康泰的振動測量系統(tǒng).溫度檢測采用北京昆侖的多通道溫度巡檢儀.分布在試驗現(xiàn)場的監(jiān)控攝像頭可以實時將試驗現(xiàn)場情況傳回主控室.所有檢測信號經(jīng)儀器通過以太網(wǎng)通訊,上傳到主控室.4.6輔助供電系統(tǒng)輔助供電系統(tǒng)包含380va

12、c輔助供電,220vac操作臺供電,直流ll0v,24v,電.直流供電能夠滿足牽引系統(tǒng)對供電電壓的變化范圍要求.5,電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)試驗臺的特點電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)試驗臺嚴(yán)格按照國家電力安全標(biāo)準(zhǔn),對高壓試驗區(qū)域進(jìn)行隔離,并配置安全,消防保護(hù)設(shè)施,充分保證試驗安全與可靠,無任何污染排放.試驗臺能夠按試驗標(biāo)準(zhǔn)的要求完成各種電傳動系統(tǒng)工程的地面聯(lián)調(diào)試驗和牽引變流器的型式試驗,以及各種研究性試驗.試驗臺技術(shù)成熟,易于實現(xiàn),控制可靠,調(diào)節(jié)穩(wěn)定,使用靈活方便.6結(jié)語試驗臺的設(shè)計是在之前的引進(jìn)技術(shù)的消化吸收基礎(chǔ)上為,大大降低了試驗臺的建設(shè)風(fēng)險,試驗臺設(shè)計獲得了行業(yè)專家一致的好評.參考文獻(xiàn)1h兆安黃俊電力電子

13、技術(shù)西安交通大機(jī)械工業(yè)出版社,2001.4.2顧繩谷.電機(jī)及拖動基礎(chǔ)冶肥工業(yè)大學(xué),機(jī)械工業(yè)出版社,2001.1.【3】天津電氣傳動設(shè)計研究所.電氣傳動自動化技術(shù)手冊第2版.機(jī)械工業(yè)出版社,2008-2.4何立民主編.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)e京航空航天大學(xué)出版社.ooo上接360頁刃口的實際尺寸測量出來,進(jìn)行記錄,再對安裝板上的對應(yīng)尺j.進(jìn)行測量并記錄,與陰模切邊刃口尺寸不同之處,進(jìn)行單個修研,保證各處相處尺寸一致,并保證與底面垂直.5模具的裝配與調(diào)試模具是由許多零件組裝而成的,盡管各零件的制造公差限制較嚴(yán),往往在裝配中仍不能保證裝配的技術(shù)要求.因此,在裝配過程中,需采用將零件作局部修磨方法來

14、保證裝配要求.這套模具的被沖零件的材料厚度0.6毫米.要求模具沖切刃口間隙保證0.02毫米,成型間隙保證0.6毫米.模具裝配質(zhì)量的好壞,直接影響產(chǎn)品零件的質(zhì)量,沖頭與陰模間隙大小是模具的重要環(huán)節(jié).導(dǎo)柱,導(dǎo)套的配合精度通常是間隙配合.這樣就使上,下模板帶來一定的間隙誤差.由于這套模具的沖切間隙較小且數(shù)量也多,因此,通常使用的這種簡單的導(dǎo)柱,導(dǎo)套的間隙配合,不適合這套模具.這套沖模選擇導(dǎo)柱,導(dǎo)套中間加滾珠保持架的結(jié)構(gòu),采用過盈配合,導(dǎo)柱,導(dǎo)套無間隙的滾動摩擦運(yùn)動,從而消除間隙.將導(dǎo)柱,導(dǎo)套分別裝入上,下模板上,再將陰模固定在下模板中,然后就是沖頭的裝配,先將沖頭分別作好標(biāo)記,再將安裝板也作好標(biāo)記.對安裝板的型槽進(jìn)行測量,采用配磨的方法將沖頭一個個配入相對應(yīng)的型槽中,過盈量不能過大,若過大會引起安裝板的變形,一般過盈量為0.005毫米為宜,沖頭安裝完后將沖頭放入陰模內(nèi),再將上模板裝上,螺釘緊固,進(jìn)行試沖.將紙進(jìn)行試沖,主要檢查剪切刃口是否保證間隙0.02毫米.根據(jù)沖紙的情況,分析所有剪切刃口的間隙是否都保證了,如沒有,則將進(jìn)行調(diào)整,直至達(dá)到所需要求.再進(jìn)行壓保險絲,主要檢查成形型腔的間隙,看是否保證0.6毫米,若沒有保證就單個進(jìn)行修配.這樣反復(fù)多次,直到保證間隙為止.然后配鉆銷釘孔,鉸孔后將銷釘配入.再將卸料板,