一种基于绕线异步电机的单机车滚动试验台制造技术

一种基于绕线异步电机的单机车滚动试验台，包括２个反力架及１座上车桥，与单台机车轮对数目相同的测试单元构成的测试单元组，其中：测试单元的组成是，支撑机车轮对的轨道轮对的轴与绕线异步电机轴连接；且：测试单元组中各绕线异步电机的定子绕组通过定子三相母排并联到电网；转子三相母排通过三相开关四星形连接三个调速电阻；转子三相母排中的两相通过开关五与可控整流器直接相连，转子三相母排中的另一相在相邻两台绕线异步电机转子绕组连接点之间，串接有开关六，轨道轮对的轴的中部，安装有飞轮。该种试验台同步方便、可靠、结构简单，投资低、占用空间小、安装调试容易、试验方便简单。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种铁路内燃机车、电力机车、干线动车以及地铁动车的定置滚 动试验台。
技术介绍
铁路电力或内燃机车的功能是牵引列车运行，主要工况是牵引和制动，干线动车 以及地铁动车的主要工况也是牵引和制动一、牵引工况电力机车从电网取得的电能经变流器转换成适当的电压(还可能 包括频率)后，由牵引电机转换成机械动能，在不同的速度下均可输出可由司机控制的牵 引力，使列车加速或稳速运行；内燃机车则是由内燃机先将燃油的化学能转换成机械能带 动交流同步发电机发电，再经过变流器后，驱动牵弓I电机牵弓I列车运行。二、制动工况电力机车由牵引电机将列车的动能转换成电能，经过变流器等转换 后，回馈到电网。在不同的速度下，输出可由司机控制的制动阻力，从而使列车减速或稳速。 内燃机车则是将机械能通过牵引电机转换成电能，通过电阻发热消耗，使列车减速或稳速。铁路机车为功率超过2000kW的移动机电设备，其使用周期一般为30年，其间要经 过多次检修。机车一旦出现故障，将会破坏铁路的正常运行秩序，为保证机车走行与牵引、 制动性能，新车和检修车均必须进行线路试运行试验后，方可投入正式运行。采用线路试运行试验方式，对牵引和制动性能进行试验的最简单方法是采用 2 3台机车编组，一台机车牵引、另1或2台机车做为陪试机车进行制动，被试验机车操作 手柄由司机固定在相应级位(有时仅仅试验最高级位)，通过改变陪试机车制动力的大小， 控制列车速度，当速度稳定后，从司机室的仪表系统上，得出对应级位的运行速度和牵引力 信息；改变陪试机车的制动力可得到另外八个左右不同速度点的速度——牵引力数组，就 得到一条牵引特性曲线；再改变被试机车的手柄级位，则可得到另一级位下的牵引特性曲 线；多条牵引特性曲线可以清晰描述被试机车的牵引性能。制动试验时，陪试机车则输出牵引力带动被试机车前进；而被试机车则处于制动 工况，手柄在特定级位，由牵引电机将机械能转换成电能实现制动。同样从司机室的仪表系 统上可得出被试机车运行速度和制动力的信息；陪试机车调节车组的牵引力，得到十个左 右的速度——制动力数组，即得到一条制动特性曲线；改变被试机车手柄级位，则可得到另 外一条制动特性曲线，多条制动特性曲线可以清晰描述被试机车的制动性能。机车低速试验可在厂段所属的几公里的试验线或环行试验线上进行，额定速度的 试验则需要较长的线路里程，只能正线试验，正线试验给繁忙的路网造成很大的压力。因 此，采用定置滚动试验台代替线路运行试验是必然的选择。机车定置滚动试验台的主要结构和工作原理是机车两端被反力架固定，对应机 车的每个轮对由配置有直流电机驱动的轨道轮对支撑，为了适应支撑不同轴距机车的要 求，一对轨道轮及电机等设备组成一个机械测试单元。牵引工况试验时，牵引电机驱动机车轮对旋转，进而带动轨道轮旋转，与轨道轮相连的直流电机、大功率电气负载设备消耗机械能，为轨道轮提供旋转阻力，调节电气负载也 即调节旋转阻力的大小，使机车轮稳定到不同的速度点，可读取十个左右的速度——牵引 力数组，可以得到一条牵引特性曲线，改变机车的牵引级位，可以得到多条牵引特性曲线， 根据测得的牵引特性曲线，可以判断被试机车的牵引性能是否合格。制动试验时，直流电机驱动轨道轮，进而为机车轮提供旋转动力，而通过操作机车 使其处于特定的制动级位，由牵引电机将机车轮的动能转换成电能回馈到电网或由电阻消 耗，并从司机室的仪表系统上读出该制动级位下的速度——制动力数组；并通过调节直流 电机的动力，可得到十个左右速度——制动力数组，进而得到一条制动特性曲线；改变机车 的制动级位，再通过调节试验台电机的动力可得到另外一条制动特性曲线，通过多条制动 特性曲线，可以判断被试机车的牵引性能是否合格。定置滚动试验方便，试验条件可控，重复性好，高速试验安全，试验周期短，参加人 员少，获得试验结果快，还可方便地改变模拟的轨距。因此定置滚动试验台在近半个世纪的 机车车辆，特别是高速车辆的开发过程中得到了广泛运用。定置滚动试验台试验和环行道 试验、线路试验并列，成为机车试验的三种方式。尽管试验台经过多年的发展，有了长足的进步，但仍存在如下问题1)、设置于生产和检修单位的试验台，一般采用上车桥以走轮缘的方法上下车，机 车轮对的轮缘与上车桥刚性接触，轮缘的应力集中，容易产生变形和裂纹；而采用走踏面的 方式上下车，则需要非常复杂的辅助设备，才能适应机车不同轴距的放置要求。2)、机车的转矩总有5%以上的波动。机车在试验台上试验，其速度仅由机车轮转 速体现，车体并不运动，因此体现在牵引电机旋转动力学方程中的等效转动惯量减小到线 路运行的大约1/20，受其影响，根据线路运行状况设计的机车闭环控制系统，在定置滚动试 验中可能出现速度不稳定的情况。这种机车的动态不稳定是实现电气同步调节精度的主要 障碍，许多试验台的方案设计对此没有认识，更没有对应的结构措施。3)、定置滚动试验台通过相互独立的多个轨道轮对，在模拟两根无限长直钢轨完 成试验的过程中，多方面的因素会引起各个轨道轮对的转速不同，使机车误认为某些轮对 发生空转而对其停止力矩输出，随后又再对其恢复输出，使机车运行不稳定；尤其在机车启 动时将导致输出力矩频繁停止，使机车不能正常启动。为保证各轨道轮对旋转角度同步，现 有的试验台多采用锥齿轮将所有的轨道轮轴联结起来，这使其机械部件多，中间连接轴长、 试验设备复杂、可靠性降低。同时为了对齐不同轴距的机车，众多的机械连接部件也使其机 械调整工作量大，长轴还是导致附加振动和不安全的因素。鉴于机械同步方案的问题，国内有的定置滚动试验台采用调节各直流电机的励磁 电流，而使轨道轮对旋转速度趋于一致的方案，如1981年的《内燃机车试验台测功装置调 速系统》，这种方案需额外增加测控闭环系统，同时由于机车的各个牵引电机之间在“车控” 模式全部牵引电机并联，而架控时2 3台电机并联，由公共电源驱动，这些电机在速度、转 矩之间存在共用电源带来的耦合关系，试验台调节一个轨道轮对的转速时，有耦合关系的 其它动轮速度也会发生变换，产生交叉干扰。在实际应用时，这种方案至少需要针对具体机 车反复调整，使用很不方便，同时又有前述转动惯量减小带来的机车轮速度不稳定问题，要 实现满意的同步旋转很困难。4)、机车定置滚动试验台的牵引性能试验，需要采用大功率直流电机；且因为直流电机工作速度范围小，必须采用齿轮箱换档才能满足交流传动机车试验速度宽范围的要 求。换档齿轮箱的存在既使试验台的设备复杂，成本高，又使安装、调整复杂。5)、复杂的同步机械连接部件、换挡齿轮箱及驱动轨道轮的电机均只能安装在轨 道轮对的侧面，从而使其安装区域需要6米以上的宽度。并且机车上台前，要移走地面上竖 立的反力架，机车纵向移动到试验台位后，又要安装反力架；反力架的移动均需要行车，而 行车和接触网之间又需要设置连锁。因此对试验厂房要求高，试验操作复杂，受场地限制， 定置滚动试验台难以在现有的检修厂、段建造。总之，现有的试验台采用直流电机提供动/阻力转矩，电气同步主要是依靠直流 电机进行电枢或励磁调节，调节效果始终不如人意，采用机械同步在调整时工作量又很大。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于绕线异步电机的单机车滚动试验台，该种试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于绕线异步电机的单机车滚动试验台，包括２个反力架（１）及１座上车桥（２），与单台机车轮对（４１）数目相同的测试单元构成的测试单元组，其特征在于：所述测试单元的组成是，支撑机车轮对（４１）的轨道轮对（４３）的轴与绕线异步电机（３６）轴连接；绕线异步电机的直径／长度比大于１，且：测试单元组中各测试单元的绕线异步电机（３６）的定子绕组通过定子三相母排（５３）并联，定子三相母排（５３）通过三相开关一（６３）与电网相连；同时定子三相母排（５３）还通过开关二（５４）连接三个星接的能耗电阻一（５５），通过开关三（５６）连接三个星接的电容一（５７）；测试单元组中，各测试单元的绕线异步电机（３６）的转子绕组并联到转子三相母排（４９）上；转子三相母排（４９）通过三相开关四（４８）连接到三个星接的调速电阻（４７）；转子三相母排（４９）中还通过开关五（５０）与可控整流器（５１）直接相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周文祥，卢瑞彪，郭成磊，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]