Стенд для испытания асинхронных машин и способ их нагружения

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено для испытания асинхронных машин и способа их нагружения. Технический результат: повышение надежности стенда за счет исключения возможности перегрузки испытуемой и нагрузочной машины в процессе их нагружения. Сущность: стенд содержит муфту, механически соединяющую валы двух асинхронных машин, преобразователь частоты со звеном постоянного тока и двумя управляемыми выпрямитель-инверторами. Силовые входы первого и второго управляемых выпрямителей-инверторов подключены к сети. Выход первого выпрямитель-инвертора подключен к звену постоянного тока, а выход второго выпрямитель-инвертора - к обмотке статора первой асинхронной машины. Стенд дополнен задатчиком параметров, контактором, вычислителем частоты питающего напряжения, системой управления, датчиком тока, датчиком частоты вращения. Способ нагружения асинхронных машин, входящих в состав стенда, заключается в том, что при отключенной обмотке статора второй асинхронной машины от сети посредством контактора с выхода второго управляемого выпрямитель-инвертора на обмотку статора первой машины подается переменное напряжение с постепенным увеличением его частоты от нулевого значения. Скорость увеличения частоты переменного напряжения задается системой управления в соответствии с данными, получаемыми от датчика тока и вычислителя частоты питающего напряжения и введенными в задатчик параметров. При достижении значения частоты переменного напряжения, подаваемого на обмотку статора первой машины, величины, равной частоте напряжения сети, обмотка статора второй асинхронной машины подключается к сети посредством контактора. Далее снижается частота переменного напряжения, подаваемого на первую асинхронную машину, что приводит к увеличению ее нагрузки в режиме генератора и нагрузки второй асинхронной машины в режиме двигателя. Скорость снижения и конечное значение частоты переменного напряжения, подаваемого на первую асинхронную машину, задается системой управления в соответствии с данными, получаемыми от датчиков тока и частоты вращения, вычислителя частоты питающего напряжения и введенными в задатчик параметров. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено в качестве стенда для испытания асинхронных машин и способа их нагружения.

Аналогом предлагаемого изобретения является схема испытания асинхронных электродвигателей методом их взаимной нагрузки, состоящая из двух неуправляемых выпрямителей, получающих питание от трехфазной сети, двух звеньев постоянного тока, электрически связанных между собой, входы которых соединены с выходами неуправляемых выпрямителей, двух однотипных управляемых инверторов, входы которых соединены с выходами звеньев постоянного тока, муфты, механически связывающей между собой испытуемые асинхронные двигатели, получающие питание от управляемых инверторов, содержащая систему управления, выходы которой соединены с входами управляемых инверторов, а входы которой соединены с выходами следующих устройств: двух датчиков тока, входы которых соединены с выходами управляемых инверторов, датчика скорости, соединенного с роторами испытуемых асинхронных двигателей, двух вычислителей частоты питающего напряжения, входы которых соединены с выходами управляемых инверторов, и задатчика параметров сети и испытуемых асинхронных двигателей (RU 163996 U1, 20.08.2016) [1].

Недостатком приведенного аналога является невозможность испытания под нагрузкой асинхронного двигателя при питании его от сети синусоидального напряжения. Питание испытуемого двигателя в данной схеме может осуществляться только от преобразователя частоты. Однако если испытуемый двигатель рассчитан на работу от синусоидального напряжения, такое питание приведет к искажению диагностической информации и снижению достоверности испытаний.

Другим аналогом предлагаемого изобретения является устройство испытания асинхронных тяговых двигателей методом взаимной нагрузки, содержащее два одинаковых двигателя подключаемых к общей промышленной сети, и механически связанных друг с другом, при этом в него дополнительно введены преобразователь частоты и группа контакторов, установленных с возможностью подключения каждого из двигателей к промышленной сети либо напрямую, либо через преобразователь частоты, при этом механическая связь валов двигателей выполнена посредством муфты (RU 80018 U1, 20.01.2009) [2].

Недостатками приведенного аналога являются возможность перегрузок в схеме в процессе вывода испытуемой машины на режим нагрузки и невозможность снятия механической характеристики двигателя при неизменной частоте напряжения, подаваемого на его обмотку статора от преобразователя частоты, т.к. для увеличения нагрузки испытуемого двигателя необходимо увеличивать частоту питающего его напряжения.

Прототипом предлагаемого изобретения является устройство для испытания асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки, у которых механическая связь валов друг с другом выполнена посредством муфты, содержащее два одинаковых двигателя и группу контакторов, установленных с возможностью подключения одного из двигателей к промышленной сети напрямую, а другого двигателя - через преобразователь частоты, подключенный к той же сети, при этом в составе преобразователя частоты используется два управляемых выпрямитель-инвертора, позволяющих передавать электрическую энергию через преобразователь частоты не только от промышленной сети к асинхронному двигателю, но и в обратном направлении (RU 143348 U1, 20.07.2014) [3].

Недостатком прототипа является возможность перегрузок в схеме в процессе вывода испытуемой машины на режим нагрузки.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности стенда для испытания асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки за счет исключения возможности перегрузки в процессе нагружения испытуемой машины при обеспечении возможности испытания асинхронного двигателя под нагрузкой при питании его от сети синусоидального напряжения и возможности снятия механической характеристики двигателя при неизменной частоте питающего напряжения, подаваемого на его обмотку статора.

Указанная цель достигается тем, что стенд для испытания асинхронных машин состоящий из муфты, механически соединяющей валы двух асинхронных машин, преобразователя частоты со звеном постоянного тока и двумя управляемыми выпрямитель-инверторами, позволяющими передавать электрическую энергию через преобразователь частоты не только от промышленной сети к асинхронному двигателю, но и в обратном направлении; силовой вход первого управляемого выпрямитель-инвертора подключен к сети, а выход к звену постоянного тока, силовой вход второго управляемого выпрямитель-инвертора подключен к тому же звену постоянного тока, а выход подключается к обмотке статора первой асинхронной машины, дополнен задатчиком параметров, контактором, вычислителем частоты питающего напряжения, системой управления, датчиком тока, датчиком частоты вращения; выходы системы управления соединены с управляющими входами управляемых выпрямитель-инверторов и управляющим входом контактора, входы системы управления соединены с выходом задатчика параметров, выходом вычислителя частоты питающего напряжения, вход которого соединен с выходом управляемого инвертора; выходом датчика тока, вход которого соединен с выходом управляемого выпрямитель-инвертора, выходом датчика частоты вращения, соединенного с валами асинхронных машин; обмотка статора второй асинхронной машины подключается к сети через контактор.

На фиг. представлена схема, отражающая функциональные связи элементов стенда для испытания асинхронных машин и поясняющая способ их нагружения.

Предлагаемый стенд для испытания асинхронных машин состоит из задатчика параметров 3, системы управления 4, контактора 5, вычислителя частоты напряжения 6, датчика тока 7, датчика частоты вращения 11, асинхронного двигателя 12, муфты 8, соединяющей валы асинхронных машин 9 и 10, подключенного к сети 1 преобразователя частоты 2, состоящего из неуправляемого выпрямителя 2.1, звена постоянного тока 2.2 и управляемого инвертора 2.3.

Силовой вход первого управляемого выпрямитель-инвертора 2.1 подключен к сети 1, а выход к звену постоянного тока 2.2, силовой вход второго управляемого выпрямитель-инвертора 2.3 подключен к тому же звену постоянного тока 2.2, а выход подключается к обмотке статора первой асинхронной машины 9, выходы системы управления 4 соединены с управляющими входами управляемых выпрямитель-инверторов 2.1 и 2.3 и управляющим входом контактора 5, входы системы управления 4 соединены с выходом задатчика параметров 3, выходом вычислителя частоты питающего напряжения 6, вход которого соединен с выходом управляемого инвертора 2.3; выходом датчика тока 7, вход которого соединен с выходом управляемого выпрямитель-инвертора 2.3, выходом датчика частоты вращения 11, соединенного с валами асинхронных машин 9 и 10; обмотка статора второй асинхронной машины 10 подключается к сети через контактор 5; муфта 8 механически соединяет валы двух асинхронных машин 9 и 10.

Устройство работает следующим образом. Подведенное от сети напряжение поступает на вход преобразователю частоты 2, где оно преобразуется в постоянное напряжение посредством выпрямителя 2.1, передается в звено постоянного тока 2.2 и далее инвертируется с помощью управляемого инвертора 2.3 в переменное напряжение, имеющее требуемое действующее значение и частоту, подаваемое на обмотку статора первой асинхронной машины 9.

Процесс нагружения асинхронного двигателя осуществляется следующим образом. Стенд начинает работу при отключенной обмотке статора второй асинхронной машины 9 от сети 1 посредством контактора 5. Оператором вводится в задатчик параметров 3 значения следующих номинальных величин асинхронного двигателя 9: тока статора I, частоты питающего напряжения ƒ, частоты вращения nн.

Далее с выхода второго управляемого выпрямитель-инвертора 2.3 на обмотку статора первой асинхронной машины 9 подается переменное напряжение, с постепенным увеличением его частоты ƒ1 от нулевого значения. Скорость увеличения частоты ƒ1 задается системой управления 4 в соответствии с данными, получаемыми от датчика тока 7 и вычислителя частоты питающего напряжения 6 и введенными в задатчик параметров 3.

Датчик тока 7 позволяет осуществить обратную связь по току статора I1 асинхронной машины 9, и тем самым позволяет осуществить ее пуск с заданным значением тока I1, незначительно превышающим значение I. Значение частоты ƒ1 контролируется системой управления 4 с помощью вычислителя частоты питающего напряжения 6 и увеличивается до значения частоты ƒc напряжения сети 1, после чего обмотка статора второй асинхронной машины 10 подключается к сети посредством контактора 5.

Далее снижается частота переменного напряжения ƒ1, подаваемого на первую асинхронную машину 9, что приводит к увеличению ее нагрузки в режиме генератора и нагрузки второй асинхронной машины 10 в режиме двигателя. Скорость снижения и конечное значение частоты ƒ1, задается системой управления 4 в соответствии с данными, получаемыми от датчиков тока 7 и частоты вращения 11, вычислителя частоты питающего напряжения 6 и введенными в задатчик параметров 3.

Датчик тока 7 позволяет осуществить обратную связь по току статора I1 асинхронной машины 9, и тем самым позволяет осуществить процесс ее нагружения с заданным значением тока I1, незначительно превышающим значение I. Датчик частоты вращения 11 позволяет системе управления 4 определить достижение частотой вращения ротора асинхронного двигателя n значения nн, что означает достижение режима работы с номинальным скольжением и номинальной нагрузкой.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить надежность стенда для испытания асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки за счет исключения возможности перегрузки в процессе нагружения испытуемой машины при обеспечении возможности испытания асинхронного двигателя под нагрузкой при питании его от сети синусоидального напряжения и возможности снятия механической характеристики двигателя при неизменной частоте питающего напряжения, подаваемого на его обмотку статора.

Источники информации:

1. Патент на полезную модель Р. Ф. №163996, МПК G01R 31/34, 2016.

2. Патент на полезную модель Р. Ф. №80018, МПК G01R 31/04, 2009.

3. Патент на полезную модель Р. Ф. №143348, МПК G01R 31/00, 2014.

1. Стенд для испытания асинхронных машин, состоящий из муфты, механически соединяющей валы двух асинхронных машин, преобразователя частоты со звеном постоянного тока и двумя управляемыми выпрямитель-инверторами, позволяющими передавать электрическую энергию через преобразователь частоты не только от промышленной сети к асинхронному двигателю, но и в обратном направлении; силовой вход первого управляемого выпрямитель-инвертора подключен к сети, а выход - к звену постоянного тока, силовой вход второго управляемого выпрямитель-инвертора подключен к тому же звену постоянного тока, а выход подключен к обмотке статора первой асинхронной машины, отличающийся тем, что дополнен задатчиком параметров, контактором, вычислителем частоты питающего напряжения, системой управления, датчиком тока, датчиком частоты вращения; выходы системы управления соединены с управляющими входами управляемых выпрямитель-инверторов и управляющим входом контактора, входы системы управления соединены с выходом задатчика параметров, выходом вычислителя частоты питающего напряжения, вход которого соединен с выходом управляемого инвертора, выходом датчика тока, вход которого соединен с выходом управляемого выпрямитель-инвертора, выходом датчика частоты вращения, соединенного с валами асинхронных машин; обмотка статора второй асинхронной машины подключается к сети через контактор.

2. Способ нагружения асинхронных машин, входящих в состав стенда по п. 1, отличающийся тем, что при отключенной обмотке статора второй асинхронной машины от сети посредством контактора с выхода второго управляемого выпрямитель-инвертора на обмотку статора первой машины подается переменное напряжение с постепенным увеличением его частоты от нулевого значения; скорость увеличения частоты переменного напряжения задается системой управления в соответствии с данными, получаемыми от датчика тока и вычислителя частоты питающего напряжения и введенными в задатчик параметров; далее при достижении значения частоты переменного напряжения, подаваемого на обмотку статора первой машины, величины, равной частоте напряжения сети, обмотка статора второй асинхронной машины подключается к сети посредством контактора; далее снижается частота переменного напряжения, подаваемого на первую асинхронную машину, что приводит к увеличению ее нагрузки в режиме генератора и нагрузки второй асинхронной машины в режиме двигателя; скорость снижения и конечное значение частоты переменного напряжения, подаваемого на первую асинхронную машину, задается системой управления в соответствии с данными, получаемыми от датчиков тока и частоты вращения, вычислителя частоты питающего напряжения и введенными в задатчик параметров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контроля технического состояния асинхронных электродвигателей и может быть использовано для обнаружения обрывов стержней обмоток роторов асинхронных электродвигателей.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния изоляции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при испытаниях электрических машин - синхронных, асинхронных электрических двигателей и генераторов с совмещенными обмотками (обмотки типа «Славянка») и контроля качества их исполнения, а также может применяться в процессе разработки и исследования конструктивных решений энергоэффективных электрических машин с совмещенными обмотками и систем управления (контроллеров), адаптированных к использованию с такими машинами.

Изобретение относится к устройствам диагностирования и быстродействующей защиты асинхронных двигателей. Устройство диагностирования и быстродействующей защиты асинхронного двигателя дополнительно содержит датчик магнитной индукции, размещенный в воздушном зазоре асинхронного двигателя и предназначенный для измерения мгновенных значений магнитной индукции, масштабированный сигнал о значении которой с выхода масштабирующего усилителя сигнала магнитной индукции поступает на блок полосовых фильтров, настроенных на частоты гармоник диагностических признаков, выходами подключенный к первым входам блока компараторов, вторые входы которых соединены с выходами формирователя амплитуд эталонных сигналов, соответствующих диагностическим признакам, выходы блока компараторов соединены с установочными входами блока триггеров и входами логического элемента ИЛИ, подключенного выходом к управляющему входу управляемого коммутационного аппарата, входы сброса блока триггеров объединены между собой и являются входом сброса кода ошибки, визуальное отображение которой осуществляется блоком индикации сигнала кода ошибки, входы которого подключены к выходам блока триггеров.

Изобретение относится к устройствам диагностирования и быстродействующей защиты асинхронных двигателей. Устройство диагностирования и быстродействующей защиты асинхронного двигателя дополнительно содержит датчик магнитной индукции, размещенный в воздушном зазоре асинхронного двигателя и предназначенный для измерения мгновенных значений магнитной индукции, масштабированный сигнал о значении которой с выхода масштабирующего усилителя сигнала магнитной индукции поступает на блок полосовых фильтров, настроенных на частоты гармоник диагностических признаков, выходами подключенный к первым входам блока компараторов, вторые входы которых соединены с выходами формирователя амплитуд эталонных сигналов, соответствующих диагностическим признакам, выходы блока компараторов соединены с установочными входами блока триггеров и входами логического элемента ИЛИ, подключенного выходом к управляющему входу управляемого коммутационного аппарата, входы сброса блока триггеров объединены между собой и являются входом сброса кода ошибки, визуальное отображение которой осуществляется блоком индикации сигнала кода ошибки, входы которого подключены к выходам блока триггеров.
Изобретение относится к испытательной технике и предназначено преимущественно для испытания электродвигателей стрелочных переводов. Сущность: стенд содержит панель управления и индикации (5), соединенную с контроллером (9), персональный компьютер (3), стабилизатор напряжения (14), генератор (7) и тахометр (8).

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено для диагностирования причин высокого уровня искрения на коллекторе электрической машины. Техническим результатом является повышение достоверности диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин за счет повышения информативности данных, получаемых в процессе измерения и обработки параметров сигнала импульсов напряжения, обусловленных искрением под щетками.
Использование: для определения дефектов асинхронных электродвигателей. Сущность изобретения заключается в том, что при диагностике дефектов асинхронных электродвигателей выполняют в комплексе с тепловым контролем вибродиагностику и получают информацию, которая позволяет безошибочно выявлять и подтверждать тот или иной вид дефекта.
Использование: для определения дефектов асинхронного электродвигателя. Сущность изобретения заключается в том, что измерение и анализ сигналов виброакустического сигнала, определение вида дефектов вибродиагностическим методом неразрушающего контроля.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электромеханического преобразования энергии, а именно в асинхронных машинах. Техническим результатом является автоматическое формирование оптимальной механической характеристики на всех режимах без применения реостатов, дросселей, реакторов, коммутационной аппаратуры, а также каких-либо электронных устройств.
Наверх