Визначення раціональної напруги асинхронного електродвигуна мотор-вентилятора охолодження тягових електродвигунів локомотиву

Анотація

Удосконалення допоміжних систем рухомого складу, які забезпечують охолодження тягового електрообладнання, є важливим напрямом підвищення тягово-енергетичних показників рухомого складу магістральних і промислових залізниць. Це визначає актуальність роботи. На сучасному рухомому складі для охолодження тягового електрообладнання використовують мотор-вентилятори з асинхронними двигунами. Регулювання витрати повітря у таких системах здійснюється зміною частоти обертання електродвигуна. При цьому змінювання лінійної напруги може здійснюватися за багатьма закономірностями, внаслідок чого виникає необхідність визначення раціональної величини напруги електродвигуна при фіксованій частоті живлення для забезпечення найвищої енергетичної ефективності електроприводу. У роботі розглянуто трифазний шестиполюсний короткозамкнений асинхронний електродвигун потужністю 35 кВт, номінальною лінійною напругою 400 В, номінальною частотою живлення 100 Гц для приводу вентилятора охолодження тягових електродвигунів. Показано, що внаслідок зміни атмосферних умов – температури та атмосферного тиску – потужність електродвигуна може змінюватися у діапазоні від 23 кВт до 33 кВт. Виконані розрахунки характеристик електродвигуна при зміні потужності дозволили визначити, що при зменшенні потужності доцільно зменшувати лінійну напругу, оскільки це підвищує коефіцієнт корисної дії електродвигуна, найбільше збільшення якого становить 0,31 %. Лінійна напруга електродвигуна при номінальній частоті живлення може змінюватися у діапазоні 360–400 В. Досліджено роботу електродвигуна при частоті обертання ротора 2/3 від номінальної, що забезпечує відповідну витрату охолодного повітря. Виконано розрахунки параметрів електродвигуна та визначено, що найбільші значення ККД відповідають режимам роботи з лінійною напругою 199–234 В для діапазону потужності 6,8–9,8 кВт. Для вказаного діапазону лінійної напруги зростання ККД становить 1,17–2,76 %. При роботі електродвигуна з частотою обертання 1/3 від номінальної найбільше підвищення ККД дорівнює 14,1 % та 19,82 %, досягається при лінійній напрузі 61 В та 44 В при потужності 1,2 кВт та 0,85 кВт відповідно. Для більш точного визначення лінійної напруги з урахуванням втрат у перетворювачі, додаткових втрат у електродвигуні від вищих гармонік струму та напруги, відхилень параметрів електродвигуна та вентиляційного тракту доцільно використання research controller, який оцінює потужність, яка споживається електроприводом мотор-вентилятора.