CN103616638B - 轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力牵引传动技术领域，特别涉及一种轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置。该装置包括滚筒形次级、弧形直线感应电机初级、旋转感应电机、第1#变流器、第2#变流器、飞轮联轴器、初级底座、旋转编码器，扭矩仪。弧形直线感应电机初级固定在初级底座上，旋转编码器安装于滚筒形次级一侧，旋转编码器、滚筒形次级、飞轮联轴器、扭矩仪、旋转感应电机通过联轴节串联在一起，第2#变流器的交流端与旋转感应电机连接，第1#变流器的交流端与弧形直线感应电机初级连接。本装置具有效率高、节省能源、测试工况全面、测试高速工况、测试电磁力全面、无需测试后折算、体积小、占地少、适合室内使用等特点。
Description
技术领域
本发明属于电力牵引传动技术领域，特别涉及一种轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置。
背景技术
目前直线电机城轨列车、中低速磁悬浮列车等均采用大功率直线感应牵引电机。与普通旋转电机相比，该电机具有不同的拓扑结构，因此该电机在三维空间的电磁力与普通旋转电机不同，该电机具有三维电磁力：水平推力、法向力和侧向力。对普通旋转电机的特性测试时只需要测试转矩即可，但对直线感应牵引电机的特性进行测试时，人们提出了更高的技术要求，需要同时测试水平推力、法向力、侧向力。同时，在牵引传动场合，还需要测试不同工况下的电机特性，验证该电机在各个工况下是否可以满足牵引曲线的要求。大功率直线感应牵引电机制造完成后，沿袭普通旋转电机的转矩测试方法和装置，显然不能满足直线感应牵引电机的要求，如何对电机力特性性能指标进行测试成为主要问题。因此，需要特殊装置对直线感应牵引电机的水平推力、法向力、侧向力的动态特性进行检测，还要对直线感应牵引电机的牵引传动、惰性、再生制动等各个工况进行模拟。
本装置通过对大功率直线感应牵引电机进行最小的变形，即将直线感应电机初级由一般的平板形状改变成弧形形状，即可以在本测试装置上直接测试出在额定气隙下该电机的三维电磁力，以及在不同工况下的性能指标，无需将结果等效折算。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置。
其特征在于，该装置由滚筒形次级、弧形直线感应电机初级、旋转感应电机、第1#变流器、第2#变流器、飞轮联轴器、初级底座、旋转编码器，扭矩仪组成；
弧形直线感应电机初级固定在初级底座上；
旋转编码器安装于滚筒形次级一侧；
旋转编码器、滚筒形次级、飞轮联轴器、扭矩仪、旋转感应电机依次通过联轴节串联在一起；
第2#变流器的交流端与旋转感应电机连接；
第1#变流器的交流端与弧形直线感应电机初级连接。
所述滚筒形次级为复合形次级，在测试装置工作时，滚筒形次级做高速旋转运动。
所述弧形直线感应电机初级的弧度与滚筒形次级相匹配，即圆心需重合。
将滚筒形次级与弧形直线感应电机初级之间的气隙宽度设定为直线感应牵引电机的额定工作值。
所述初级底座与弧形直线感应电机初级的连接部分加装拉压传感器。
所述拉压传感器包括法向力传感器、推力传感器和侧向力传感器。
所述第1#变流器和第2#变流器为交-直-交型变流器。
发明的有益效果：
(1)效率高、节省能源。该装置为互馈方式，适合大功率直线感应电机试验，只有≤10％的电能用于试验，≥90％的电能回馈给电网；
(2)测试工况全面。弧形直线感应电机可以工作在任何工况，包括：牵引、制动、再生等；
(3)测试高速工况。该装置次级为圆筒形做高速旋转运动，可以模拟轨道交通中要求的较高车速；
(4)测试电磁力全面。弧形直线感应电机所有电磁力特性，包括：水平推力、法向力、侧向力等均可以进行测试；
(5)无需测试后折算。装置设计在额定气隙下的检测，检测结果无需等效折算，直接可以应用；
(6)由于直线感应牵引电机的速度相对较高，使用车载和轨道的形式，需要很大的场地和投资，本装置具有体积小、占地少、适合室内使用等特点。
附图说明
图1为滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置结构示意图；
图2为弧形直线感应电机初级构造图；
图3为弧形直线感应电机构造侧视图；
其中，1为初级底座、2为弧形直线感应电机初级、3为旋转编码器、4为滚筒形次级、5为飞轮联轴器、6为扭矩仪旋、7为旋转感应电机、8为第1#变流器、9为第2#变流器、10为推力传感器、11为法向力传感器、12非磁性层、13为固定台柱、14为侧向力传感器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步阐述本发明内容。
图1为滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置结构示意图。该装置由初级底座1、弧形直线感应电机初级2、旋转编码器3、滚筒形次级4、飞轮联轴器5、扭矩仪6、旋转感应电机7、第1#变流器8、第2#变流器9组成。弧形直线感应电机初级2固定在初级底座1上，弧形直线感应电机初级2的弧度与滚筒形次级4相匹配，即圆心重合；弧形直线感应电机初级2与滚筒形次级4之间存在气隙，将气隙宽度设定为直线感应牵引电机的额定工作值；旋转编码器3安装于滚筒形次级4一侧；旋转编码器3、滚筒形次级4、飞轮联轴器5、扭矩仪6、旋转感应电机7依次通过联轴节串联在一起；第1#变流器8和第2#变流器9为交-直-交型变流器，第1#变流器8的交流端与弧形直线感应电机初级2连接；第2#变流器9的交流端与旋转感应电机7连接。其中，滚筒形次级4为复合形次级，在测试装置工作时，滚筒形次级4做高速旋转运动。复合形次级包括一层厚25mm的钢板，一层厚7mm的铝板；铝板面对弧形直线感应电机初级2，钢板背对弧形直线感应电机初级2。
该装置有两种工作状态：
(1)直线感应牵引电机牵引状态
测试直线感应牵引电机牵引工况时，用第1#变流器8来驱动弧形直线感应电机初级2，从而产生行波磁场，带动滚筒形次级4做高速旋转运动，使弧形直线感应电机初级2工作于牵引状态，来模拟车辆牵引工况；同时第2#变流器9读取由旋转编码器3检测到的滚筒形次级4的转速和扭矩仪6传递来的滚筒形次级转矩，计算对应的频率，根据要设定的负载情况得出转差频率，根据转差频率控制第2#变流器9施加低于转速频率的电压频率，使旋转感应电机7工作于发电状态，模拟直线感应牵引电机的负载，同时将滚筒形次级4与飞轮联轴器5储存的电能回馈电网。
(2)直线感应牵引电机再生制动状态
测试直线感应牵引电机再生制动工况时，用第2#变流器9来驱动旋转感应电机7，使其工作于牵引传动状态；同时第1#变流器8读取存储在旋转编码器3中的滚筒形次级4的转速，计算对应的转速频率，根据要设定的负载情况得出转差频率，根据转差频率，控制第1#变流器8施加低于转差频率的电压频率，使直线感应牵引电机工作于发电状态，即再生制动状态。
图2为弧形直线感应电机初级构造图，该装置可以对推力与法向力进行检测。其中，推力传感器10、法向力传感器11为拉压传感器。初级底座1与弧形直线感应电机初级2通过法向力传感器11进行连接，当弧形直线感应电机初级2受到滚筒形次级4的法向力作用时，通过法向力传感器11检测出，同时通过变送器矫正为标准信号，送入采集装置或示波器等，进行记录或者显示。
弧形直线感应电机初级2纵向两端分别通过两个推力传感器10连接，当滚筒形次级4转动时，弧形直线感应电机初级2同时会受到相同大小的推力作用，则该推力可以由这两个推力传感器10检测出，同时通过变送器矫正为标准信号，送入采集装置或示波器等，进行记录或者显示。
非磁性层12由铜或铝材料制成，主要的作用是增强弧形直线感应电机初级2在滚筒形次级4中产生的涡流强度。
图3为弧形直线感应电机初级构造侧视图，该装置可以对侧向力进行检测。初级底座1与固定台柱13之间通过侧向力传感器14(拉压传感器)连接，初级底座1和弧形直线感应电机初级2整体使用直线轴承进行水平移动，弧形直线感应电机初级2和滚筒形次级4错开一定距离，从而产生回复的侧向力，此侧向力通过侧向力传感器14测量，同时通过变送器矫正为标准信号，送入采集装置或示波器等，进行记录或者显示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置，其特征在于，该装置由滚筒形次级、弧形直线感应电机初级、旋转感应电机、第1#变流器、第2#变流器、飞轮联轴器、初级底座、旋转编码器，扭矩仪组成；
弧形直线感应电机初级固定在初级底座上；
旋转编码器安装于滚筒形次级一侧；
旋转编码器、滚筒形次级、飞轮联轴器、扭矩仪、旋转感应电机依次通过联轴节串联在一起；
第2#变流器的交流端与旋转感应电机连接；
第1#变流器的交流端与弧形直线感应电机初级连接。
2.根据权利要求1所述轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置，其特征在于，所述滚筒形次级为复合形次级，在测试装置工作时，滚筒形次级做高速旋转运动。
3.根据权利要求1所述轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置，其特征在于，所述弧形直线感应电机初级的弧度与滚筒形次级相匹配，即圆心需重合。
4.根据权利要求1所述轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置，其特征在于，将滚筒形次级与弧形直线感应电机初级之间的气隙宽度设定为直线感应牵引电机的额定工作值。
5.根据权利要求1所述轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置，其特征在于，所述初级底座与弧形直线感应电机初级的连接部分加装拉压传感器。
6.根据权利要求5所述轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置，其特征在于，所述拉压传感器包括法向力传感器、推力传感器和侧向力传感器。
7.根据权利要求1所述轨道交通用滚筒形直线感应牵引电机性能测试互馈装置，其特征在于，所述第1#变流器和第2#变流器为交-直-交型变流器。
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