脉流牵引电动机脉流试验方法及电路

摘要

一种在三相交流供电制下对脉流牵引电动机特别是对大功率脉流牵引电动机进行脉流试验的方法及电路，其特征是进行脉流试验所需的直流和单相交流电源均是由三相交流电动机拖动的变流机组提供的，而变流机组励磁绕组中的励磁电流则由辅助电路中的可控整流电源提供，在控制电路作用下，通过控制和调节变流机组励磁电流的大小，使被试脉流牵引电动机可在不同的电流、电压、转速和脉流量工况下进行脉流试验。

说明书

本发明属于牵引电动机试验系统。

通常脉流牵引电动机在出厂前必须在一定的脉流因数范围内完成各种磁场下的温升、速率特性、换向特性等重要试验。公知的《机车电传动》1988年第1期上介绍的“脉流牵引电动机反馈试验线路”，采用的是单相交流供电，经可控整流及平波后将脉动的直流送往被试的脉流牵引电动机，使其处于脉流的试验环境，调节供给被试脉流牵引电动机单相整流电源的输出及平波电抗器的感抗大小就可以完成上述各试验内容。这种试验方法及电路虽然具有可试性强、模拟性好等优点，但存在设备一次性投资大、占地多、试验能耗多、被试验脉流牵引电动机的脉流因数不易调节等缺点，特别是对大功率脉流牵引电动机进行脉流试验时，要求试验单位必须要有能承受大功率负荷的单相交流供电网，这是一般电机制造厂所不具备的条件。

本发明的任务就是提供一种在一般的三相交流供电制下对脉流牵引电动机特别是对大功率脉流牵引电动机进行脉流试验的方法和电路。

本发明的脉流试验系统主要由主电路、控制电路、测量电路、辅助电路和脉流耦合环节组成，其主电路包括有单相交流同步发电机、升压发电机、线路发电机和削磁发电机等，其特征是进行脉流试验所需的直流和单相交流电源均是由这些发电机组（即变流机组）提供的，而这些发电机组则由三相交流电动机拖动，其能源由一般的三相交流供电网供给，这些发电机组励磁绕组中的励磁电流则分别由辅助电路中的可控整流电源供给。在本发明的脉流试验系统中，线路发电机和升压电机承担试验线路中的直流损耗，组成被试脉流牵引电动机的直流试验线路部分;单相交流同步发电机则承担试验线路中交流分量的损耗，其输出的单相交流电通过耦合电容将交流成份迭加到直流试验线路中，使被试脉流牵引电动机处于脉流波形的试验环境、脉流试验时，通过控制和调节各变流机组励磁电流的大小，使变流机组的输出值产生相应的变化，从而使被试脉流牵引电动机D1和D2可在不同的电流、电压、转速和脉流量（即脉流因素）工况下进行脉流试验，为了减少主电路中的交流损耗，在非被试脉流牵引电动机支路中串入平波电抗器，同时调整耦合电容的大小，使整个试验电路处于交流谐振状态，故线路中的耦合电容在此又起谐振电容的作用。此外，为了更真实地反映脉流对脉流牵引电动机的影响程度，试验时单相交流同步发电机的工作频率需等于脉流牵引电动机的基波频率。

本发明与公知的且目前广泛采用的单相交流供电制脉流试验系统相比，具有以下明显的优点：

A、脉流试验的全部试验电源都由一般的三相交流供电网供电，是欲进行大功率脉流牵引电动机脉流试验又缺乏大功率单相交流供电能力单位的优选方案;

B、脉流试验的脉流量的大小由耦合单相交流的多少决定，因此脉流量的大小易于调节;

C、试验回路处于交流谐振状态，故可以最大限度地减少单相交流发电机的容量，节省投资;

D、交流分量的耦合电容又是谐振电容，元器件利用率比较高;

E、脉流试验时，两被试脉流牵引电动机同处于脉流试验状态中，因此试验效率高，能耗小，仅为单相交流供电制脉流试验方法的18%左右。

本发明的特征将从下列实施例的附图中更清楚地说明。

图1为本发明的脉流牵引电动机脉流试验系统框图;

图2为本发明的脉流试验系统线路图。

由图2所示，两被试脉流牵引电动机D1和D2接成串励方式，与升压发电机GB串联形成串联回路。而线路发电机GX则并联在脉流牵引电动机D1支路两端，单相交流同步发电机GS则通过耦合电容C并联在升压发电机GB两端，削磁发电机GL则与两被试脉流牵引电动机D1和D2的串励绕组LM和LG并联，从而构成了脉流试验主电路。其辅助电路包括由小功率晶闸管组成的单相可控整流电路KG1、KG2、KG3和KG4。此外，主电路中两被试脉流牵引电动机D1和D2的传动轴通过联轴器同轴相联（图2中用虚线表示），故当脉流牵引电动机D1运转时，便拖动脉流牵引电动机D2一起同步运转。

当开始进行脉流试验时，如图2所示，首先启动升压发电机GB，调节其励磁电源KG3，升压发电机GB发电，使被试脉流牵引电动机D1和D2的电枢和它们的串激绕组LM和LG回路中产生电流，串激绕组LM和LG分别在被试电机D1和D2中产生励磁磁场，然后启动线路发电机GX，调节其励磁电源KG1，线路发电机GX发电，使脉流牵引电动机D1转动并带动脉流牵引电动机D2一起旋转。由于脉流牵引电动机D2通有电流的电枢绕组在由串激绕组LG通电后建立起来的励磁磁场中旋转而发电产生电势，反过来增大了脉流牵引电动机D1的端电压和其通过的电流，因而进一步增大了脉流牵引电动机D1的转矩，并使脉流牵引电动机D2的励磁增强，进而促使脉流牵引电动机D2发电电势的升高，反过来又使脉流牵引电动机D1的转矩增大，如此不断循环，直到脉流牵引电动机D2的电势与升压发电机GB的电压之和减去脉流牵引电动机D1的反电势与回路中各电阻降压和处于平衡。此后，两被试脉流牵引电动机D1和D2进入稳态运行，且其电压，电流和转速基本上维持不变。适当地调节励磁电源KG3和KG1的励磁电流大小，便可改变升压发电机GB和线路发电机GX的输出值，进而改变被试脉流牵引电动机D1和D2的电压，电流和转速值。在这个过程中，脉流牵引电动机D2为脉流牵引电动机D1的机械负载，脉流牵引电动机D1为脉流牵引电动机D2的电气负载，它们之间的能量互馈，其中升压发电机GB承担两电机所有的直流铜耗，线路发电机GX承担两电机所有的空载损耗。

如果再启动单相交流同步发电机GS，调节其励磁电源KG4，则单相交流同步发电机GS发电，产生的单相交流电流通过耦合电容C耦合到各试验支路中，由于线路发电机GX和升压发电机GB支路中串有平波电抗器，其交流成份主要耦合在两被试脉流牵引电动机D1和D2的试验支路中，只要调节励磁电源KG4的励磁电流大小，就可以调节和控制被试脉流牵引电动机D1和D2的脉流成份的多少即脉流因数。

试验线路中，电阻R3和R4分别为两被试脉流牵引电动机D1和D2的固定磁场削弱电阻，直流发电机GL为削磁发电机，调节它的励磁电源KG2，就可以改变两串激绕组LM和LG中的电流大小，即可改变两被试脉流牵引电动机D1和D2的磁场系数。线路中平波电抗器L1和L2减少了本支路的交流分量，有效地改善了线路发电机GX和升压发电机GB两直流发电机的换向。