Постановка експерименту з визначення координат асинхронного електроприводу з використанням стенду взаємного навантаження

UKR: Мета. Робота спрямована на розробку методики експериментального дослідження впливу зниженої напруги живлення на робочі та механічні характеристики асинхронних двигунів із короткозамкненим ротором потужністю до 5 кВт. Дослідження орієнтоване на критично важливе технологічне обладнання підприємств залізничного транспорту (локомотивних депо, ремонтних заводів), яке в сучасних умовах часто експлуатується в режимах енергопостачання з низькими якісними показниками. Методи. У роботі застосовано комплексний аналіз технічного оснащення залізничних підприємств, аналітичні методи дослідження властивостей асинхронних машин та методи математичного аналізу результатів випробувань. Основу експериментальної частини складає метод безпосереднього навантаження на стенді взаємного навантаження, де в якості гальмівного пристрою використано машину постійного струму з незалежним збудженням. Процес включає попереднє зняття характеристик холостого ходу та неробочого ходу для калібрування вимірювальної системи. Результати. Розроблено та практично апробовано схему експериментального стенду, що дозволяє фіксувати координати електроприводу (момент, частоту обертання, струм) у широкому діапазоні навантажень. Встановлено, що використання генератора типу П-42 як навантажувального пристрою дозволяє створювати регульований гальмівний момент від 0 до 35 Н∙м. Це забезпечує можливість моделювання режимів роботи асинхронних двигунів потужністю до 5 кВт при варіації живлячої напруги. Описана метрологічна база підтверджує високу точність отриманих даних для подальшої побудови реальних механічних характеристик. Наукова новизна. Автором вперше запропоновано використовувати стенд взаємного навантаження з генератором постійного струму співмірної до двигуна потужності, що працює на мережу з регульованою напругою, спеціально для оцінки стійкості роботи нетягових споживачів залізниці в умовах нестабільного енергопостачання. Також набув подальшого розвитку метод безпосереднього навантаження машин малої потужності, який, на відміну від аналітичних моделей, дозволяє враховувати реальні електромагнітні процеси в умовах відхилення параметрів мережі від номінальних значень. Практична значимість. Отримана методика та результати стендових випробувань є вихідними даними для прогностичного моделювання стабільності роботи промислового обладнання ремонтних підприємств залізниць. Практичне застосування результатів дозволить розробити технічні рекомендації щодо захисту критичного обладнання від негативного впливу низької якості електроенергії, а також обґрунтувати впровадження заходів із компенсації напруги та використання відновлюваних джерел енергії для безперебійної роботи локомотивних депо.

ENG Purpose. The work is aimed at developing a methodology for experimental research into the influence of reduced supply voltage on the operating and mechanical characteristics of squirrel-cage induction motors with a power of up to 5 kW. The research is focused on critically important technological equipment of railway transport enterprises (locomotive depots, repair plants), which in modern conditions is often operated in power supply modes with low quality indicators. Methods. The work uses a comprehensive analysis of the technical equipment of railway enterprises, analytical methods for studying the properties of asynchronous machines, and methods for mathematical analysis of test results. The experimental part is based on the method of direct loading on a mutual load stand, where a DC machine with independent excitation is used as a braking device. The process includes preliminary measurement of the characteristics of idling and non-working speed for calibrating the measuring system. Results. A scheme of an experimental stand has been developed and practically tested, allowing to fix the coordinates of the electric drive (torque, speed, current) in a wide range of loads. It has been established that the use of a P-42 type generator as a loading device allows to create a regulated braking torque from 0 to 35 N∙m. This provides the possibility of modeling the operating modes of asynchronous motors with a capacity of up to 5 kW with a variation of the supply voltage. The described metrological base confirms the high accuracy of the obtained data for the further construction of real mechanical characteristics. Originality. The author first proposed to use a mutual load stand with a DC generator of proportional power to the engine, operating on a network with regulated voltage, specifically to assess the stability of non-traction railway consumers in conditions of unstable power supply. The method of direct loading of low-power machines has also been further developed, which, unlike analytical models, allows taking into account real electromagnetic processes in conditions of deviation of network parameters from nominal values. Practical significance. The obtained methodology and bench test results are the initial data for predictive modeling of the stability of industrial equipment operation at railway repair enterprises. The practical application of the results will allow developing technical recommendations for protecting critical equipment from the negative impact of low-quality electricity, as well as justifying the implementation of voltage compensation measures and the use of renewable energy sources for the uninterrupted operation of locomotive depots.