RU2073256C1

RU2073256C1 - Inductive reactor testing device

Info

Publication number: RU2073256C1
Application number: RU93018950A
Authority: RU
Inventors: А.Л. Амромин; И.А. Зборовский; М.А. Рогацкин; Я.Л. Фишлер
Original assignee: Акционерное общество "Уралэлектротяжмаш"
Priority date: 1993-04-13
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 1997-02-10

Abstract

FIELD: electrical engineering, measurement technology. SUBSTANCE: device has direct current controlled source 4 connected to inductive reactor 1 under investigation by auxiliary reactor 2 using, frequency controlled alternative current source 5 connected to the same reactor by capacitor bank 3 using and instruments 12-16. Transformer 6 is used for electrical parameters of inductive reactor 1 and alternative current source matching. Overvoltage limiting device 11 is connected to direct current source as shunting unit. Bank capacity is chosen so to provide resonance exciting of inductive reactor circuit at nominal frequency. EFFECT: better circuit design for inductive storage complex testing. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к установкам для испытания мощных индукционных устройств, преимущественно индуктивных накопителей энергии. The invention relates to the field of electrical engineering, and in particular to installations for testing powerful induction devices, mainly inductive energy stores.

Индуктивные накопители энергии (ИН) большой мощности применяются, в частности, в системах электроснабжения физических установок, предназначенных для ускорения элементарных частиц. Ток указанных ИН содержит две составляющих, одна из которых постоянная во времени, а вторая изменяется по синусоидальному закону с заданной частотой. Inductive energy storage devices (ID) of high power are used, in particular, in power supply systems of physical installations designed to accelerate elementary particles. The current of said IDs contains two components, one of which is constant in time, and the second changes according to a sinusoidal law with a given frequency.

Для испытания ИН при номинальном токе в условиях завода-заготовителя, в частности для настройки ИН на минимальный уровень вибрации, для измерения вибрации и уровня звука требуется установка большой мощности. To test the ID at the rated current in the conditions of the procuring plant, in particular to set the ID to the minimum level of vibration, high power installation is required to measure vibration and sound level.

Известно устройство для испытания сглаживающих реакторов большой мощности (1), которое позволяет создать в обмотках реактора номинальный ток с заданным гармоническим составом при относительно небольшой мощности питающей сети. Это устройство является наиболее близким к заявляемому по технической сущности. A device for testing smoothing reactors of high power (1), which allows you to create in the windings of the reactor rated current with a given harmonic composition with a relatively small power supply network. This device is the closest to the claimed technical essence.

Устройство (1) содержит испытуемый и вспомогательный реакторы, два источника питания, один из которых является источником большого постоянного тока пониженного напряжения, величина которого определяется падением напряжения на активном сопротивлении обмоток вспомогательного и испытуемого реакторов, причем этот источник подключен к испытуемому реактору через вспомогательный реактор, а в качестве второго источника используется шестифазный преобразовательный агрегат с более высоким напряжением, чем напряжение первого источника, причем величина номинального тока этого агрегата определяется величиной переменной составляющей тока испытуемого реактора. The device (1) contains the test and auxiliary reactors, two power sources, one of which is a source of large direct current low voltage, the value of which is determined by the voltage drop across the active resistance of the windings of the auxiliary and test reactors, and this source is connected to the test reactor through an auxiliary reactor, and as a second source, a six-phase converter with a higher voltage than the voltage of the first source is used, m the rated current of this unit is determined by the magnitude of the alternating current component of the tested reactor.

Такое устройство позволяет обеспечить при испытании сглаживающих реакторов номинальное значение выпрямленного тока и заданное значение переменной составляющей, что требуется, например, при измерении уровня вибрации, уровня звука реакторов, при значительно меньшей мощности испытательного оборудования и меньшей мощности сети питания, чем это потребовалось бы при испытании реактора в реальной установке. Such a device makes it possible to ensure, when testing smoothing reactors, the nominal value of the rectified current and the set value of the variable component, which is required, for example, when measuring the vibration level, sound level of reactors, with significantly lower power of the test equipment and lower power supply network than would be required during the test reactor in a real installation.

Однако такое устройство не может быть использовано для испытания индукционных накопителей, т.к. в этом случае от второго источника питания потребуется синусоидальный ток одной определенной частоты, существенно отличающийся как по частоте, так и по закону изменения во времени от переменной составляющей тока многофазного преобразователя. However, such a device cannot be used to test induction drives, because in this case, a sinusoidal current of one specific frequency will be required from the second power source, significantly differing both in frequency and in accordance with the law of change in time from the alternating current component of the multiphase converter.

Кроме этого, при больших значениях переменной составляющей и большой индуктивности реактора, как в случае испытания ИН, требуется преобразовательный агрегат повышенного напряжения с большим током, вследствие чего в этом случае существенно повышается его мощность, и устройство (1) в значительной мере теряет свое основное преимущество снижение испытательной мощности. In addition, for large values of the variable component and large inductance of the reactor, as in the case of an IN test, a high voltage converter with a large current is required, as a result of which its power is significantly increased, and device (1) loses its main advantage to a large extent decrease in test power.

Технический результат, создаваемый изобретением, состоит в обеспечении достоверных условий для испытания ИН при пониженных мощностях испытательного оборудования и питающей сети. The technical result created by the invention is to provide reliable conditions for testing ID at reduced capacities of the test equipment and the supply network.

Указанный результат достигается тем, что в устройстве, содержащем испытуемый и вспомогательный реакторы, два регулируемых источника питания, один из которых источник постоянного тока, подключенный к испытуемому реактору через вспомогательный реактор, и контрольные приборы для измерения частоты и составляющих тока испытуемого реактора, в качестве второго источника использован источник переменного тока с регулируемой частотой, соединенный с испытуемым реактором через конденсаторную батарею, емкость которой выбрана из условия резонанса на номинальной частоте испытуемого реактора. This result is achieved by the fact that in the device containing the test and auxiliary reactors, two adjustable power sources, one of which is a direct current source connected to the test reactor through the auxiliary reactor, and control devices for measuring the frequency and current components of the test reactor, as the second The source used is an alternating current source with an adjustable frequency connected to the test reactor through a capacitor bank, the capacitance of which is selected from the resonance condition ca at the rated frequency of the test reactor.

При необходимости согласования параметров тока и напряжения испытуемого реактора с параметрами источника переменного тока в устройстве используется промежуточный трансформатор, включенный до конденсаторной батареи. If it is necessary to coordinate the parameters of the current and voltage of the tested reactor with the parameters of the alternating current source, the device uses an intermediate transformer connected to the capacitor bank.

Ввиду того что в целях минимизации мощности и стоимости оборудования в устройстве целесообразно использование низковольтного источника постоянного тока, а реактивная энергия, запасенная в ИН, велика, при случайном отключении постоянного тока на его клеммах возможно возникновение напряжений, опасных для его целостности. Due to the fact that in order to minimize the power and cost of the equipment in the device, it is advisable to use a low-voltage direct current source, and the reactive energy stored in the ID is large, with the accidental disconnection of direct current at its terminals, voltages dangerous to its integrity may occur.

C целью ограничения величины возможных перенапряжений до допустимых пределов параллельно источнику постоянного тока включается устройство ограничения перенапряжений, например, в виде двух параллельно включенных резисторов, один из которых включен на клеммы источника постоянно, а второй включается при повышении напряжения выше определенной, заранее заданной величины. Возможно использование для этой цели и других схем ограничения перенапряжений, например в виде сопротивления, включенного через пробивной предохранитель. In order to limit the possible overvoltage to the permissible limits, a surge suppressor is activated in parallel with the direct current source, for example, in the form of two resistors connected in parallel, one of which is constantly connected to the source terminals, and the second is turned on when the voltage rises above a certain, predetermined value. It is possible to use for this purpose and other overvoltage protection circuits, for example, in the form of a resistance connected through a breakdown fuse.

Постоянная составляющая тока в ИН обеспечивается регулируемым источником постоянного тока, а синусоидальная составляющая заданной частоты - регулируемым источником переменного тока, например синхронным генератором, напряжение которого практически синусоидально. The constant current component in the IN is provided by an adjustable DC source, and the sinusoidal component of a given frequency is provided by an adjustable AC source, for example, a synchronous generator, the voltage of which is almost sinusoidal.

Включение источника переменного тока на испытуемый реактор через конденсаторную батарею защищает источник от намагничивания постоянным током, недопустимым для него. Turning on the AC source to the test reactor through a capacitor bank protects the source from direct current magnetization, which is unacceptable to it.

Для оптимизации мощности источника питания переменного тока необходимо, чтобы емкость конденсаторной батареи была выбрана из условия резонанса на частоте испытуемого реактора. При резонансе индуктивное падение напряжения на испытуемом и вспомогательном реакторах уравновешивается напряжением на конденсаторной батарее. В результате напряжение источника переменного тока снижается до минимального значения, определяемого падением напряжения на активном сопротивлении параллельно включенных испытуемого и вспомогательного реакторов. To optimize the power of the AC power source, it is necessary that the capacitance of the capacitor bank be selected from the resonance condition at the frequency of the test reactor. At resonance, the inductive voltage drop across the test and auxiliary reactors is balanced by the voltage across the capacitor bank. As a result, the voltage of the AC source decreases to the minimum value determined by the voltage drop across the active resistance of the test and auxiliary reactors connected in parallel.

На фиг.1 представлена принципиальной схеме устройства, на фиг.2 вариант выполнения источника постоянного тока на основе диодного выпрямителя. Figure 1 presents a schematic diagram of a device, figure 2 an embodiment of a constant current source based on a diode rectifier.

Устройство содержит испытуемый реактор 1, вспомогательный реактор 2, конденсаторную батарею 3, регулируемый источник 4 постоянного тока и регулируемый источник 5 переменного тока. The device comprises a test reactor 1, an auxiliary reactor 2, a capacitor bank 3, an adjustable direct current source 4, and an adjustable alternating current source 5.

Для согласования напряжения и тока реактора 1 с параметрами источника 5 между источником и реактором включен согласующий трансформатор 6. To match the voltage and current of the reactor 1 with the parameters of the source 5, a matching transformer 6 is included between the source and the reactor.

В качестве источника 5 применен синхронный генератор, вал которого соединен с двигателем постоянного тока 7. As a source 5, a synchronous generator is used, the shaft of which is connected to a DC motor 7.

Источник 4 состоит из синхронного генератора 8, промежуточного трансформатора 9 и диодного выпрямителя 10. Source 4 consists of a synchronous generator 8, an intermediate transformer 9 and a diode rectifier 10.

Вместо синхронного генератора может быть использован индукционный регулятор, как в устройстве (1)=
Для защиты источника 4 от перенапряжений параллельно этому источнику включено устройство ограничения перенапряжений 11.Instead of a synchronous generator, an induction controller can be used, as in the device (1) =
To protect the source 4 from overvoltage in parallel with this source, a surge suppressor 11 is included.

Для контроля параметров испытательного режима используются соответствующие измерительные приборы: частотомер 12, устройство измерения выпрямленного тока, например, в виде шунта 13 с исключением параллельно ему милливольтметром 14; для измерения переменной составляющей тока используется токоизмерительное устройство 15, представляющее собой, например, воздушный трансформатор тока или феррорезонансный датчик, сигнал с которых измеряется вольтметром 16. To control the parameters of the test mode, the following measuring instruments are used: a frequency meter 12, a rectified current measuring device, for example, in the form of a shunt 13 with the exception of a millivoltmeter 14 parallel to it; To measure the variable component of the current, a current-measuring device 15 is used, which is, for example, an air current transformer or a ferroresonant sensor, the signal from which is measured with a voltmeter 16.

Емкость конденсаторной батареи 3 выбирается из условия резонанса:

,
где С емкость конденсаторной батареи, F; L₁ индуктивность испытуемого реактора, Гн; L₂ индуктивность вспомогательного реактора, Гн; f частота источника переменного тока, соответствующая номинальной частоте переменной составляющей испытуемого реактора.The capacity of the capacitor bank 3 is selected from the resonance condition:

,
where C is the capacitance of the capacitor bank, F; L ₁ inductance of the test reactor, GN; L ₂ inductance of the auxiliary reactor, GN; f frequency of the AC source corresponding to the rated frequency of the variable component of the test reactor.

L₂ выбрано равным L₁, т.е. L₂/L₁.L _{2 is} chosen equal to L ₁ , i.e. L ₂ / L ₁ .

Устройство работает следующим образом. Сначала включается источник постоянного тока 4. Постоянный ток регулируется до получения заданного значения изменением тока возбуждения генератора 8. The device operates as follows. First, the direct current source 4 is turned on. The direct current is regulated until a specified value is obtained by changing the excitation current of the generator 8.

Благодаря использованию диодного выпрямителя 10, напряжение которого не может быть выше, чем падение напряжения на активном сопротивлении реакторов 1 и 2, ток в испытуемом реакторе практически не содержит переменной составляющей вследствие низкого значения переменной составляющей напряжения выпрямителя и большой суммарной индуктивности реакторов 1 и 2. Это способствует чистоте эксперимента, максимально приближает условия испытания к условиям реальной эксплуатации. Due to the use of a diode rectifier 10, the voltage of which cannot be higher than the voltage drop across the active resistance of reactors 1 and 2, the current in the tested reactor practically does not contain a variable component due to the low value of the variable voltage component of the rectifier and the large total inductance of reactors 1 and 2. This contributes to the purity of the experiment, maximally approximates the test conditions to the conditions of actual operation.

Затем включают источник переменного тока 5. Регулированием амплитуды, посредством изменения тока возбуждения генератора 5, и частоты скоростью вращения двигателя постоянного тока 7, устанавливают заданные значения амплитуды и частоты синусоидальной составляющей в испытуемом реакторе. При этом частота переменной составляющей контролируется частотомером 12, выпрямленный ток по напряжению на шунте 13 миллиметром 14, а переменная составляющая устройством 15 с включенным на его выход вольтметром 16. Then, the AC source 5 is turned on. By controlling the amplitude, by changing the excitation current of the generator 5, and the frequency by the rotation speed of the DC motor 7, set values of the amplitude and frequency of the sinusoidal component in the test reactor are set. In this case, the frequency of the variable component is controlled by a frequency meter 12, the rectified current by voltage at the shunt 13 by a millimeter 14, and the variable component by the device 15 with a voltmeter 16 connected to its output.

При этом часть переменного тока проходит через реактор 2 в источник постоянного тока 4. Величина этого тока зависит от соотношения индуктивностей реакторов 1 и 2. Для ограничения этого тока в рассматриваемом случае принято соотношение L₂/L₁= 1. Таким образом вспомогательный реактор 2 ограничивает синусоидальную составляющую тока в источнике 4, которую генерирует источник 5.In this case, part of the alternating current passes through the reactor 2 to the direct current source 4. The magnitude of this current depends on the ratio of the inductances of the reactors 1 and 2. To limit this current, in the case under consideration, the ratio L ₂ / L ₁ = 1. Thus, the auxiliary reactor 2 limits the sinusoidal current component in source 4, which generates source 5.

Конденсаторная батарея 3 препятствует прохождению постоянного тока источника 4 через источник 5. The capacitor bank 3 prevents the direct current of source 4 from passing through source 5.

Для защиты источника 4 от перенапряжений, могущих возникнуть при случайном отключении питания этого источника, например синхронного генератора 8, параллельно ему включено устройство ограничения перенапряжений 10, например, в виде двух параллельно включенных резисторов. Один из резисторов включен параллельно источнику 4 постоянно, а второй включается электронным ключом при повышении напряжения свыше допустимого, что позволяет обеспечить уровень напряжения на источнике 4 в допустимых пределах. To protect the source 4 from overvoltages that may occur when the power of this source is accidentally turned off, for example, synchronous generator 8, a surge suppressor 10 is connected in parallel with it, for example, in the form of two resistors connected in parallel. One of the resistors is connected in parallel to the source 4 constantly, and the second is turned on by an electronic switch when the voltage rises above the permissible level, which allows ensuring the voltage level at the source 4 within acceptable limits.

Предложенное устройство создает на испытуемом индуктивном накопителе энергии 1 режим, эквивалентный реальному режиму, обеспечивая его испытание в условиях, соответствующих эксплуатационному режиму, при минимальных мощностях испытательного оборудования и источников питания. The proposed device creates 1 mode equivalent to the real mode on the tested inductive energy storage device, ensuring its testing under conditions corresponding to the operational mode, with the minimum power of the test equipment and power sources.

Claims

1. A device for testing reactors, mainly inductive energy storage devices, containing the test and auxiliary reactors, two adjustable power sources, one of which is made in the form of a direct current source and connected to the test reactor through an auxiliary reactor, and control devices for measuring frequency and constant and variable components of the current of the tested reactor, characterized in that the second power source is made in the form of an alternating current source with an adjustable frequency and is connected to exhausted reactor through a capacitor bank, the capacity of which is selected from the resonance condition at the nominal frequency of the tested reactor.

2. The device according to claim 1, characterized in that between the second power source and the capacitor bank a transformer is included, matching the parameters of the power source with the parameters of the test reactor.

3. The device according to claim 1, characterized in that in parallel with the first power source, a surge suppression device is included.