Prüfung von Schienentraktionsmotoren: Kontinuierliche/einstündige Bewertungen, Arbeitszyklen & EN-Normen

Warum die Prüfung von Schienenantriebsmotoren nicht in das Prüfbuch für Kraftfahrzeuge passt

Der Schienenverkehr ist eine der Branchen, für die die Prüfstandplattformen von EconoTest konzipiert sind, neben Automotive, Luft- und Raumfahrt, und Schifffahrt – aber Bahnantriebsmotoren werden anhand grundlegend anderer Anforderungen validiert als Elektro- oder Industriemotoren. Die Erwartungen an die Lebensdauer belaufen sich eher auf Jahrzehnte als auf Jahre, Arbeitszyklen werden eher durch Fahrpläne und Streckenprofile als durch Fahrzyklen bestimmt, und das Zertifizierungsrahmenwerk (IN 50125, IN 60349, IEC 60349 für Wechselstrom-Fahrmotoren, unter anderem) stellt Prüfanforderungen vor, die nicht direkt auf Prüfnormen für Automobil- oder Industriemotoren anwendbar sind.

Ein Prüfstand, der auf Testannahmen für Elektroautomotoren basiert – gesteuert durch die Arbeitszyklen der Verbraucher, kürzere Zertifizierungszyklen, Massenproduktionstoleranzen – muss gründlich überdacht werden, bevor ein Schienenfahrmotor ordnungsgemäß validiert werden kann.

Was macht Bahnantriebsmotoren beim Testen anders?

• Kontinuierliche und einstündige Nennleistung: Schienenfahrmotoren sind sowohl für eine Dauerleistung als auch für eine höhere Ein-Stunden-Leistung spezifiziert (zum Beschleunigen und Steigen), eine Dual-Rating-Struktur, die in den Spezifikationen von Automobilmotoren nicht üblich ist, und beide müssen unabhängig überprüft werden
• Große Spannungs- und Frequenzvariation: Motoren, die von der Oberleitung oder der dritten Schiene gespeist werden, müssen erhebliche Schwankungen der Versorgungsspannung tolerieren (üblicherweise ±20 % oder mehr, je nach Netzwerk) Und, für AC-Systeme, Frequenzschwankung – der Prüfstand muss dies reproduzieren, nicht nur eine nominelle Versorgungsbedingung
• Extreme Einschaltdauervielfalt: Ein U-Bahn-Motor, der häufige Stopp-Start-Zyklen alle 1–2 Minuten durchführt, weist ein völlig anderes thermisches und mechanisches Belastungsprofil auf als ein Hauptlokomotive-Motor, der dauerhaft Hochgeschwindigkeitssegmente fährt – die Tests müssen das spezifische Betriebsprofil widerspiegeln, kein generischer Standardzyklus
• Lange Eignungsprüfungsdauern: Typtestprogramme für Schienenantriebsausrüstung umfassen üblicherweise Tests mit längerer Dauer (viele Stunden bis Tage) unter Nennbedingungen, insbesondere aufgrund der erwarteten Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten – dies ist eine andere Größenordnung als typische Validierungstests im Automobilbereich
• Umgebungs- und Vibrationsanforderungen: Bahnspezifische Standards (IN 61373 für Stöße und Vibrationen) Legen Sie Testbedingungen fest, die streckeninduzierte Vibrationen und Stöße widerspiegeln und kein direktes Äquivalent im Automobilbereich haben

Kernprüfgegenstände für Schienenantriebsmotoren

1. Kontinuierliche und einstündige Bewertungsüberprüfung

Der Motor wird mit seiner Dauernennleistung betrieben, bis das thermische Gleichgewicht erreicht ist, dann mit der höheren Ein-Stunden-Einstufung, Überprüfen Sie, ob der Temperaturanstieg für jede einzelne Bedingung innerhalb der Grenzwerte der Isolationsklasse bleibt. Beide Nennwerte müssen separat überprüft werden, da ein Motor, der für den Dauerbetrieb richtig dimensioniert ist, bei der Ein-Stunden-Nennleistung nicht automatisch konform ist.

Schlüsselkennzahlen: Anstieg der Wicklungstemperatur (° C) bei kontinuierlicher Bewertung, bei einer Ein-Stunden-Bewertung, Zeit bis zum thermischen Gleichgewicht.

2. Prüfung der Versorgungsspannung und Frequenzschwankung

Leistung (Drehmoment, aktuell, Effizienz) wird über den gesamten angegebenen Versorgungsspannungsbereich charakterisiert – nicht nur über die Nennspannung –, da der Spannungseinbruch der Fahrleitung unter starker Netzlast ein realer Betriebszustand ist, den der Motor bewältigen muss, ohne die thermischen oder Drehmomentgrenzen zu überschreiten.

Schlüsselkennzahlen: Drehmoment und Strom vs. Versorgungsspannung im angegebenen Bereich, Leistungsspielraum bei minimaler Versorgungsspannung.

3. Belastungstests

Anstelle eines generischen Zyklus, Die Bank gibt den tatsächlichen Service-Arbeitszyklus wieder (U-Bahn-Stopp-Start-Muster, Hauptstreckenprofil mit anhaltender Geschwindigkeit, oder Schwerlastfrachtprofil) für längere Dauer, Verfolgung der Temperatur, Vibration, und Leistungsdrift gegenüber dem spezifischen Service, dem der Motor ausgesetzt ist.

Schlüsselkennzahlen: Temperatur- und Leistungsstabilität über Arbeitszykluswiederholungen hinweg, Verschlechterungstrend über längere Laufzeit.

4. Isolations- und dielektrische Prüfung

Prüfung des Hochspannungsisolationswiderstands und der dielektrischen Widerstandsfähigkeit, sowohl vor als auch nach thermischen/mechanischen Belastungstests, Überprüfen Sie, ob die Integrität der Wicklungsisolierung erhalten bleibt. Dies ist angesichts der jahrzehntelangen Lebensdauererwartung und der Sicherheitsauswirkungen eines Isolationsfehlers in einer Traktionsanwendung von entscheidender Bedeutung.

Schlüsselkennzahlen: Isolationswiderstand (Mω), dielektrische Spannungsfestigkeit, Teilentladungswerte, sofern angegeben.

5. Vibrations- und Schocktoleranz

Prüfung anhand der in bahnspezifischen Normen festgelegten Schwingungsprofile (wie EN 61373 kategorieabhängige Profile) Es wird überprüft, ob der Motor und seine Montage während der Qualifizierungsdauer gleisbedingte Vibrationen und Stoßbelastungen ohne Lagerschäden überstehen können, Wickelmüdigkeit, oder Verbindungsfehler.

Schlüsselkennzahlen: Isolationswiderstand nach Vibration, Lagerzustand, strukturelle Integrität gemäß kategoriespezifischen Pass/Fail-Kriterien.

6. Effizienz- und Verlustmessung

Vollständige Drehmoment-Drehzahl-Effizienzabbildung, Die Methode ähnelt der Prüfung von Kraftfahrzeugmotoren, bezieht sich jedoch auf die schienenspezifische Bewertungsstruktur (Kontinuierliche und einstündige Punkte speziell), unterstützt sowohl die Berichterstattung über den Energieverbrauch für Verkehrsbetreiber als auch die Überprüfung des thermischen Designs.

Schlüsselkennzahlen: Effizienz (%) bei kontinuierlicher Bewertung, bei einer Ein-Stunden-Bewertung, über den gesamten Drehzahlbereich.

Was das für die Prüfstandsauswahl bedeutet

Für ein Prüfprogramm für Schienenfahrmotoren ist ein Prüfstand erforderlich, der über einen längeren Zeitraum hinweg dauerhaft und mit hoher Leistung betrieben werden kann, programmierbare Variation der Versorgungsspannung/Frequenz (nicht nur ein festes Nominalangebot), und die Einschaltdauer-Wiedergabe ist an tatsächliche Serviceprofile angepasst und nicht an einen generischen Standardzyklus – derselbe zugrunde liegende Vier-Quadranten-Dynamometer und die gleiche Einschaltdauer-Wiedergabefähigkeit, die für Tests von Elektrofahrzeugen und Industriemotoren verwendet wird, dimensioniert und konfiguriert für die kontinuierliche/einstündige Bewertungsstruktur der Bahn und die Qualifikationsanforderungen über mehrere Jahrzehnte.

Wenn Ihr Team Traktionsmotoren anhand bahnspezifischer Standards validiert, Sprechen Sie mit unserem Engineering-Team Informationen zur Konfiguration eines Prüfstands für Ihren spezifischen Betriebszyklus und Ihre Leistungsanforderungen.