Belastbarhet for roterende frekvensomformere for jernbanen i Norge

Abstract

I denne oppgaven har det blitt beregnet temperaturøkning i en enfasegenerator med dempevikling ved overlast. Generatoren er en del av en roterende frekvensomformer av typen Q48/Q49 som brukes av Jernbaneverket for å forsyne jernbanen med enfase 16 2/3 Hz elektrisk energi. Jernbaneverket har ønsket å finne ut hvor hardt generatoren kan belastes over en tidsperiode på tre minutter uten at temperaturen i isolasjonen overstiger anbefalt høyeste temperatur som er 155 grader celsius for klasse F. Det var også ønskelig å vite hvor mye kobberet i rotor ville utvide seg ved overlast.Et litteraturstudie er blitt gjort for å finne en sammenheng mellom statorstrøm og strøm i dempeviklingen. Comsol har blitt brukt for å finne tapene i dempeviklingen og for å simulere temperaturutviklingen i stator ved overlast. Det har ikke lyktes å finne varmeovergangstallene for rotor. Simuleringer av temperaturutvikling ved tre minutters overlast har derfor ikke blitt gjort for rotor. Beregning av termisk utvidelse for kobberet i rotor ble gjort ved å anta at kjøleeffekten for kobberet er den samme ved overlast som ved merkelast. Altså at alt tap utover det ved merkelast går utelukkende til oppvarming av kobberet.Temperatursimuleringene indikerer at stator tåler en overlast i underkant av 2,4 ganger merkelast i tre minutter. Den største termiske ekspansjonen skjer i dempestavene. Ved 2,4 ganger overlast i tre minutter utvider disse seg opp mot 2 mm i lengderetning med lengden ved merkelast satt som utgangspunkt. Det har ikke blitt gjort en vurdering av hvilke konsekvenser dette kan få for dempeviklingen.