直流牵引电机反馈试验台技术文件.docx

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直流牵引电机反馈试验台技术文件

ZD109B2X1牵引电动机负荷

试验台技术方案

1范围

本标准规定了铁路内燃，电力机车用直流或脉流牵引电动机负荷试验台（以下简称试验台）的电路基本形式，技术要求，试验方法，检验规则及标志，包装等

本标准使用于直流，脉流牵引电动机出厂及检修例行试验用负荷试验台

前应电机基本参数

型号ZD109B2X1

额定功率530KW

额定电压670V

额定电流845A

额定转速770r/min

额定效率0.93

额定最高电压980V

最大电流1200A

最大恒功转速2190r/min

最大转速2385r/min

工作制连续

最小励磁率0.54

励磁方式串励

绝缘等级H

通风方式强迫通风

冷却空气量110m³/min

总质量2850kg

温度传感器型号DS1820/DS18B20/DS18S20

速度传感器型号J-1

测速齿轮齿数68齿

2引用标准

下列标准所包含的条文。

通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准的最新版本的可能性

GB/T2681-1981电工成套装置中的导线颜色

GB/T3047.1-1995高度进制为20mm的面板，架和柜的基本尺寸系列

GB/T3797-1989电控设备第二部分装有电子器件的电控设备

GB/T3859.1-1993半导体变流器基本要求的规定

GB/T3859.2-1993半导体变流器引用导则

GB/T3859.3-1993半导体变流器变压器和电抗器

GB/T4205-1983指示灯的按钮和颜色

GB/T4720-1984电控设备第一部分电压电气电控设备

GB/T14048.1-1993低压开关设备和控制设备总则

GB/T1333-1996机车电器基本技术条件

GBT1311-2008直流电机试验方法

GB/T2436-1993铁路机车动车用旋转电机通用技术条件

GB/T8174-1995直流电动机调速用晶闸管电力变流器

3主电路基本形式

试验台主电路基本型式采用回馈法

设计试验台可分为两种型式，第一种为励磁发电机组为试验电源，第二种为整流柜为试验电源

3.1具有升压机组与线路机组的试验台主电路电气原理图（见图1）

3.2具有升压整流柜与励磁整流柜的试验台主电路电气原理图（见图2）

3.3在使用带有电压电流反馈闭环稳定的整流机组作为试验台电源时，应优先采用3.2线路型式

4技术要求

4.1基本要求

4.1.1采用回馈式验方式的牵引电动机负荷试验台设计制造应符合本标准及有关标准的规定，并按经规定程序批准的图样，技术文件制造

4.1.2试验台应能满足内燃，电动机车用直流或脉流牵引电动机出厂及段修规定的负荷试验要求，并应符合TB1704的有关规定，应能对牵引电动机进行下列项目的功能试验：

a）冷态直流电阻测定

冷态电阻测定是在被试电机在做各项试验之前对电机的各个线圈绕组采用直流电阻可用双臂电桥、单臂电桥或数字式微欧计测量，准确度等级应不低于0.2级（满量程）

b）小时温升测定

.1定额

试验在以下定额进行：

工作制：

S1（持续制）

额定电压（基波有效值）：

670V

额定功率：

530kW

额定电流（基波有效值）：

845A

2通风方式

强迫通风，对电机温升有影响的所有电机部件均应组装在位。

提供相当于车辆运行所产生的冷却条件。

3温度测量

定子绕组温度分别用电阻法和PT100温度传感器测量。

计算温升时以电阻法为准。

铁心温度用PT100温度传感器测量。

进、出口冷却空气温度用温度计或PT100温度传感器测量。

4温升值计算

试验结束时的定子温升△T（K）由下式确定：

△T=（R2／R1）×（235＋t1）-（235＋ta）

式中：

t1——绕组的初始温度，℃；

ta——试验结束时的冷却空气温度，℃；

R1——温度为t1时的绕组电阻，Ω；

R2——试验结束时的绕组电阻，Ω。

试验时，如果冷却空气的温度在10℃～40℃之间，测定的温升不必修正。

如果冷却空气的温度在此范围之外，则按下式予以修订：

△T’=△T×（1-

）

式中：

△T’——修订后温升，K；

t——试验时的冷却空气温度，℃。

6温升限值

在电机强制通风，冷却空气温度在10℃～40℃之间的环境条件下，由整流柜供电进行各种定额的温升试验，其温升值不超过表1规定。

表1温升限值

电机部件

测量方法

允许温升限值（K）

定子绕组

电阻法

200

转子

温升不应危及邻近绕组或其他部件

当冷却空气温度在10℃～40℃之外，则可对所测温升进行修正，修正后的温升值不应超过表1规定。

初始冷态电阻的测量应该用随后做热态电阻测量的相同仪表来完成。

轴承允许温升为80K。

7定子短时加热试验

电机从冷态开始，空载运行，电流约845A（在型式试验时确定），当绕组温升高于130K时，停止试验，记录电机运行时间，电机电压和电流，以后每次例行试验时以该试验输入数据为准。

c）速率特性试验

由整流柜供电，试验在温升试验后立即进行，该特性为电动机整个工作范围内，电动机的线电压、电流、功率因数和效率跟电动机转速的关系曲线。

这些曲线应在定子电流从0至845A范围内，电压从0到670V范围内，每升50V电压记录一次电流同时记录一次电机转速。

在热态下进行试验，并测量定子绕组电阻值。

试验后绘制特性曲线（数据按表2格式记录），绕组的温度应换算到基准工作温度150℃。

试验只需按一个旋转方向进行。

试验在牵引和制动工况下分别进行。

表2电机特性记录表

转速

r/min

线电压

V

电流

A

功率因数

效率

d）超速试验

1超速方法及实验设备

电机超速试验应按GB755或该类型的电机标准的规定进行

被试电机作为电动机运行时，以他励接线方式接线。

以减小励磁电流及增加端电压的方法使电机超速，端电压的怎加应小于130%的额定电压，减小励磁电流时应使转速平稳上升，同时对电机自身的速度传感器进行连接并进行采样，分别按照不同转速记录端电压励磁电流直到额定超速转速。

速度传感器使用电机自带J-1速度传感器，电机自带测速齿轮为68齿，电源为可调电压直流电源，试验时输入电压为DC15V，速度采样为工控机速度采样板卡，试验时电机采用整流柜电源供电，转速可调节。

2引线定义

棕色－—电源（正）；绿色——电源（负）；蓝色——信号S1（通道S1）；白色－—信号S2（通道S2）；无色——屏蔽线。

3试验方法

试验转速从额定转速770r/min平稳上升至2385r/min，在正转和反转时测试并记录信号S1和S2相位关系、高电平、低电平和占空比。

4技术标准

相位差90°±45°；

输出高电平高于UB（15）-2.5V；

输出低电平低于1.5V；

占空比50%±25%；

信号与转向关系定义：

按引线定义接线，电机旋转方向从传动端看为顺时针方向旋转（图2中为A向旋转）时，信号S1（通道S1）落后信号S2（通道S2）90°（转向定义见图3）。

图3转向定义

图4为脉冲图。

图4脉冲图

超速特性记录表

转速

r/min

端电压

V

励磁电流

A

效率

f）短时升高电压试验

短时升高压试验应该按该类型电机标准的规定进行

试验时，整流柜以12脉波的型式串联来提升输出电压，但转速的数值不应超过115%的额定转速，对磁路比较饱和的发电机，在转速怎加至115%且励磁电流也已增加至允许限值，如感应电压仍不能达到所规定的转速，允许提高的转速值应该按该类型电机标准规定。

对调速电动机，短时升高电压试验应在最高额定转速下进行。

4.1.3试验台的所有外购件均应符合相应的国家标准或行业标准，并附有产品合格证，测量用仪器仪表均应有计量合格证

4.2使用条件

4.2.1正常工作条件+

4.2.1.1一般工作环境温度上限值为40℃，下限值为10℃，环境温度变化不超过5℃/h

4.2.1.2试验台周围空气在20℃是最大相对湿度不超过90%，控制操作台周围空气在20℃是最大相对湿度不超过75%

4.2.1.3试验台的晶闸管机组，柜体，操作台的安装运行地点应在无导电或爆炸尘埃，无腐蚀金属或破坏绝缘的气体或蒸汽环境中

4.2.1.4试验台晶闸管机组，柜体，操作台试验平台的安装地点所允许的振动条件：

振动频率为5-10Hz，振动加速度不大于5m/S²。

当装置（指机组，柜体，操作台）受安装地点振动可能产生共振室，应对装置采取避开相应频率的措施。

4.2.1.5交流驶入电源应符合下列要求：

a）电压持续波动不超过±10%，短暂波动不超过-10%～15%；

b）频率波动不超过±2%，频率的变化速度不超过±1%/s；

c）三相电源的负序分量不超过正序分量的5%；

d）电压稳态相对谐波含量的方均根值不超过10%。

4.3主电路

4.3.1试验台直流主回路中的电流脉流因数在被试电动机额定工况下不大于4%。

4.3.2试验台主电路系统的稳定性控制精度不低于±0.5%。

4.3.3晶闸管整流机组设计应符合GB/T3859、JB/T8174的有关规定，触发系统的三相相控不对称度不大于4%。

4.3.4整流变压器及电抗器应符合GB/T3859.3的有关规定。

4.3.5试验电源采用旋转机组的应符合TB/T2436及相应国标的有关规定。

4.3.6电线电缆应符合GB2681的有关规定。

4.3.7电阻器及高压开关应符合TB/T1333及相应标准的有关规定。

4.4控制电路

4.4.1控制电路系统具有电动机试验全过程自动控制和人工手动调节控制两种功能或单一功能。

当试验台仅有人工手动调节控制功能时，计算机或微控制器部分必须具有自动检测与试验数据采集处理、存贮、显示、打印输出功能。

4.4.2微控制器、电子元器件、计算机及附件、低压电器、按钮、指示灯等，应符合GB/T3047、GB/T3797、GB/T4025、GB/T4720、GB/T14048.1、TB/T1333及相应标准的有关规定。

4.5保护与检测电路

4.5.1保护电路应具有牵引电动机在试验过程中的过压、过流、飞速、接地、过深励磁率等报警及保护功能。

4.5.2各电器、电子元器件、保护装置均应符合相应的国家标准有关要求。

4.6仪器仪表

4.6.1测量用仪器仪表精度应符合下列规定：

a）电气测量仪器仪表的准确度应不低于0.5级（兆欧表除外）；

b）测量用分流器、传感器不低于0.2级；

c）其他测量仪器仪表不低于1级；

d）电气测量使用数字仪表时，分辩率不低于4位；

e）所有仪器仪表的量程不低于待测量值的1.2倍。

4.6.2指示用仪表精度不低于1.5级。

4.7通风系统

4.7.1通风系统的风筒直径与长度一般应符合TB1704的要求，风量可调、测量方便；进入电机的气流应稳定，无涡流现象。

4.7.2当通风系统的风筒直径与长度不能满足要求时，可按照静压风量关系曲线，通过调整静压的方法来调节风量的大小。

4.8机械系统

4.8.1试验平台与试验工装的安装与装配精度应满足电机试验要求；试验平台在地基上固定后，上平面水平度不低于0.1/100。

4.8.2试验用支架、试验联轴器、风筒接头等工装要求设计合理、调试方便、使用安全，并有足够的机械强度。

试验齿轮与试验电动机装配后转轴锥面或配合面的实际接触面积不小于设计面积的75%。

4.8.3试验电动机通过试验联轴器在试验平台上装配固定后，两电机转轴同轴度不大于∮0.40。

4.9安全要求

试验台除应具有4.5中的保护功能外，还应满足以下安全要求：

a）试验时电动机的联轴器应有防护罩；

b）做电动机换向试验时，观察人员应尽可能远离被试电动机进行火花观察；

c）试验台附近应配备灭火设备；

d）高压电器柜应在明显部位安装醒目的高压警示标志；

e）试验区外围应设防护栏。

5试验方法

5.1试验准备

5.1.1试验环境应符合4.2的要求。

5.1.2选择两台出厂试验合格的牵引电动机，按4.8的要求，安装固定在平台上，用于检测试验台。

5.2试验项目

a）系统状态检查；

b）绝缘电阻的测定；

c）介电强度试验；

d）风量测定；

e）保护功能测定；

f）主回路电流脉流因数测定；

g）功能试验；

h）停车试验；

i）试验台位振动测定。

5.3试验

5.3.1系统状态检查

5.3.1.1检查电铃、警示灯等声光报警设备，使其处于正常工作状态。

5.3.1.2检查整个试验台系统（包括整流变压器、晶闸管整流机组、旋转电机机组、电器柜、试验电动机等）的接线是否正确，各个开关的开闭状态是否正常）。

5.3.1.3用计算机或开关的自动组合，将试验台电气线路转换为各种牵引电动机试验项目所要求的线路，检查开关的开闭状态，指示灯的指示状态是否正确。

5.3.2绝缘电阻的测定

测试带电电路与地（外壳）的绝缘电阻不低于1M/1KV，绝缘电阻数据仅供在介电强度试验前后作为辅助性判别。

产品各部分的绝缘电阻应符合TB/T1333中表15及相应国标的有关规定。

试验直流回路可分为高压与低压两部分电路进行绝缘电阻测定，测量时断开接地保护。

5.3.3介电强度试验

试验环境同5.3.2，对不同额定绝缘电压的带电电路与地（外壳）和彼此无电连接的导电部件间的介电强度试验应分别进行。

试验电压为工频正弦波，施加的电压值应符合TB/T1333中5.12.3、5.12.4及相应的国标有关规定。

试验时电压从零升到规定值的时间不小于10s，保持规定的试验电压1min，且不发生闪络击穿现象，方为合格。

耐压试验时应短接晶闸管整流机组三相交流输入线与两条直流输出线和门极触发线，并对弱电部分的电子元器件加以隔离保护。

试验台直流回路可分为高压与低压两部分电路分别进行介电强度试验。

试验时断开接地保护。

5.3.4风量测定

开启通风机组按TB1704的要求，对风量或风压进行测定，应能达到牵引电动机试验所需的通风量。

5.3.5保护功能测定

5.3.5.1对主回路人为造成接地故障，检查接地保护继电器是否动作，报警系统能否正常工作。

5.3.5.2过流保护

对主回路电流为1.1倍电动机最大电流时，检查试验台限流系统是否工作；当有1.2倍电机最大电流的瞬时过流时，主回路应能自动切断，发出声光报警指示。

5.3.5.3过压保护

当主回路有1.05倍的电动机额定电压时（牵引电动机短时升高电压试验项目除外），检查试验台限压系统是否工作；当有1.1倍电动机额定电压的瞬时过压时，主回路应能自动切断，发出声光报警指示。

5.3.6主回路电流脉流因数测定

当试验的牵引电动机运行在额定工作时，采集直流主回路中电流信号，测定其脉流因数，应符合4.3.1的要求。

5.3.7功能试验

对选取的两台牵引电动机按电动机例行试验的要求，进行4.1.2规定的全部项目试验，测试数据应符合电动机试验规定值要求，试验台各个电参量的调节范围都应达到试验规定值的1.2倍；电压、电流及转速的稳定性应能符合4.3.2的要求；电动机速率、换向试验时，桐油磁场削弱系数误差应≤1%；各仪表的显示值与计算机的显示值应基本一致。

5.3.8停车试验

对试验电动机按湿升试验规定的转速点进行制动停车，试验电动机应能在不大于30s的时间内完全停车。

5.3.9试验台位振动测定

在全部试验过程中，试验台位的振动加速度不大于5m/s2，试验平台、工装应有足够的抗振强度。

6检验规则

6.1型式检验

试验台设计定型或有重大改进时，应按本标准第5章中全部试验项目进行试验。

试验台检验应符合本标准的技术要求。

6.2出厂检验

6.2.1试验台出厂前应按本标准技术要求进行检验，并按以上各种试验的规定进行试验。

6.2.2试验台须经技术检验部门检查合格后方可出厂。

6.3用户有权按本标准检验产品质量，当用户有特殊要求时，按用户与制造厂双方签定的技术合同进行检验。

7标志、包装

7.1标志

7.1.1铭牌

试验台的铭牌应安装在操作台的显著部位，并应标明：

a）制造厂名；

b）产品型号、名称、出厂编号；

c）制造日期；

d）产品的主要参数。

7.1.2包装标志

试验台的主要部件可分别包装；包装箱外部应注明下列标志；

a）产品型号、名称、出厂编号；

b）产品质量；

c）收货单位的名称及地址；

d）包装箱外形尺寸：

长×宽×高；

e）日期；

f）包装箱应印有“向上”、“防湿”、“由此吊起”等标志。

7.2包装

7.2.1试验台包装应符合包装运输要求，保证试验台在正常运输过程中不受损坏。

7.2.2包装箱应附有下列文件：

a）产品合格证书；

b）安装、使用需要的电气原理图、装配图、接线图、使用维护说明书；

c）装箱单；

d）电气元器件清单及备件明细表。

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