Механики XXI веку №15 2016

Механики XXI веку. № 15 2016 г.

336

подвержен неисправностям подшипниковых узлов. В [2] рассмотрено компьютерное моделирование

пуска РФ на базе АЭМ типа НВА-55 без подключения других вспомогательных АЭМ. При работе с

установившейся частотой вращения момент нагрузки на валу РФ определяется суммой механических

и вентиляционных потерь, он был принят 2,8 Н.м. В результате моделирования выяснено, что в спек-

тре

эм

кроме постоянной составляющей имеется гармоника с частотой 100 Гц, амплитуда которой

11881 % от постоянной составляющей.

Таким образом, результаты компьютерного моделирования вполне определенно свидетельст-

вуют о том, что несимметрия напряжений питания АЭМ является существенным фактором, вызы-

вающим значительные циклические знакопеременные колебания

эм

, а значит и динамического

момента на валу, который передается на подшипники. Статистика свидетельствует о том, что пре-

имущественной причиной неисправностей подшипниковых узлов в транспортной отрасли является

усталостное разрушение металла, к которому приводят именно циклические знакопеременные меха-

нические нагрузки.

Известно, что в большинстве случаев высокочастотные механические колебания демпфиру-

ются лучше, чем низкочастотные. На рис. 4 и в табл. 2 в спектре

эм

присутствуют частоты в диа-

пазоне 10…110 Гц. Можно ли предложить для использования во вспомогательном электроприводе

АЭМ электровозов переменного тока известную систему питания, лучшую в отношении гармониче-

ского состава

эм

, чем рассмотренная? Следует обратить внимание на способ формирования пи-

тающих напряжений АЭМ при помощи автономного инвертора напряжения (АИН) с широтно-

импульсно модулированным выходным напряжением. В этом случае можно получить стабилизиро-

ванную симметричную систему трехфазных напряжений. Недостатком является несинусоидальность

питающих напряжений и токов АЭМ, но, как видно из рис. 5, вид кривой

эм

значительно улучша-

ется: электромагнитный момент знакопостоянный, амплитуда колебаний относительно невелика, а их

наименьшая частота – шесть раз за период питающего напряжения [9 – 11], что при частоте напряже-

ния



50 Гц составит 300 Гц – выше, чем во всех ранее рассмотренных случаях.

Таким образом, следует стремиться к широкому внедрению во вспомогательном электропри-

воде электровозов систем частотно-регулируемого электропривода, аналогичным получившим широ-

кое распространение общепромышленным. Отечественный опыт имеется. При правильном выборе

АЭМ, ее узлов, в том числе подшипниковых, это техническое решение позволит повысить эксплуа-

тационную надежность электрооборудования.

Литература:

Иванов П. Ю., Дульский Е. Ю., Худоногов А. М. Состояние вопроса надежности и долговечности

изоляции асинхронных вспомогательных машин // Известия Транссиба. 2015. №2 (22). С. 2 – 6.

Пустоветов М. Ю. Моделирование асинхронных вспомогательных машин электровозов. Анализ ре-

жимов работы, поиск причин отказов. Saarbrucken, Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2016. 166 c.

Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К). Руководство по эксплуатации. Т.1 (в четырех книгах)

(издание первое). Ростов н/Д: СХКТБ ООО «БелРусь», 2007. 160 с.

ГОСТ Р 54149-2010. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнит-

ная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М. : Стандар-

тинформ, 2012. 20 с.

Худоногов А. М., Макаров В. В., Смирнов В. П. и др. Проектирование привода вспомогательных

механизмов ЭПС с асинхронным двигателем: учеб. пособие. М. : ФГБОУ «Учебно-методический центр по об-

разованию на железнодорожном транспорте», 2011. 311 с.

Гирник А. С., Рапопорт О. Л. Математическое моделирование работы трёхфазных вспомогательных

электрических машин на электровозе 2ЭС5К в условиях асимметричного питания // Известия Томского поли-

техн. ун-та. 2009. Т. 314. № 4. С. 69 – 73.

Литовченко В. В., Малютин А. Ю., Невинский А. В. Анализ работы вспомогательных машин на

электровозах переменного тока // Электроника и электрооборудование транспорта. 2015. №1. С. 36 – 40.

Пустоветов М. Ю. Имитационное моделирование явлений во вспомогательном асинхронном электро-

приводе электроподвижного состава. Ростов н/Д: ФГБОУ ВПО РГУПС, 2015. 159 с.