RU219268U1

RU219268U1 - Стенд для испытания нерегулируемых асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки

Info

Publication number: RU219268U1
Application number: RU2023112373U
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Харламов; Денис Игоревич Попов; Евгений Александрович Кукарекин
Filing date: 2023-05-11
Publication date: 2023-07-07

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть применена в качестве стенда для испытаний асинхронных двигателей. Предложенное решение позволяет испытать нерегулируемые асинхронные двигатели при их питании непосредственно от сети переменного напряжения промышленной частоты. При этом обеспечивается подключение испытуемого асинхронного двигателя к сети без значительного броска тока. Также представленное техническое решение позволяет сформировать диагностические сигналы (в виде токов якоря и возбуждения нагрузочного генератора постоянного тока), необходимые для определения момента на валу испытуемого асинхронного двигателя без применения дополнительных устройств измерения момента на валу.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть применена в качестве стенда для испытания нерегулируемых асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки.

Аналогом предлагаемого стенда 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; в составе преобразователя частоты используется два управляемых выпрямителя-инвертора, позволяющих передавать электрическую энергию через преобразователь частоты не только от промышленной сети к асинхронному двигателю, но и в обратном направлении [1].

Такая схема позволяет осуществлять испытания неуправляемых асинхронных двигателей под нагрузкой при их питании непосредственно от сети с синусоидальным напряжением промышленной частоты (50 Гц).

Недостатком приведенного аналога является необходимость применения дополнительных датчиков и систем измерения момента на валу испытуемого двигателя.

Другим аналогом предлагаемого устройства является стенд для испытания асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки, состоящий из неуправляемого выпрямителя, получающего питание от трехфазной сети, звена постоянного тока, вход которого соединен с выходом неуправляемого выпрямителя, управляемого инвертора, вход которого соединен с выходом звена постоянного тока, муфты, для обеспечения механической связи валов испытуемого асинхронного двигателя и нагрузочной машины, оснащенный нагрузочной машиной постоянного тока, выводы обмотки якоря которой присоединены к звену постоянного тока, а обмотка возбуждения нагрузочной машины постоянного тока подключена к выводам обмотки якоря через нагрузочный реостат [2].

Такая конструкция стенда позволяет за счет применения нагрузочного генератора постоянного тока использовать токи в его обмотках для расчета момента на валу испытуемого двигателя по выражению

где Р_н - номинальная мощность нагрузочного генератора постоянного тока;

n_н - номинальная частота вращения якоря нагрузочного генератора постоянного тока;

I_ан - номинальный ток якоря нагрузочного генератора постоянного тока;

I_а - текущий (измеренный) ток якоря нагрузочного генератора постоянного тока;

I_в - текущий (измеренный) ток возбуждения нагрузочного генератора постоянного тока;

Ф* - текущий магнитный поток нагрузочного генератора постоянного тока, определенный по зависимости Ф*(I_в), полученной экспериментально.

Недостатком приведенного аналога является отсутствие возможности испытания неуправляемых асинхронных двигателей под нагрузкой при их питании непосредственно от сети с синусоидальным напряжением промышленной частоты.

Прототипом предлагаемого устройства является стенд для испытаний асинхронного двигателя, состоящий из неуправляемого выпрямителя, получающего питание от трехфазной сети, звена постоянного тока, вход которого соединен с выходом неуправляемого выпрямителя, управляемого инвертора, силовой вход которого соединен с выходом звена постоянного тока, а выход подключен к обмотке статора асинхронного двигателя через датчик тока, генератора постоянного тока, имеющего обмотку возбуждения и обмотку якоря, вал которого посредством муфты механически связан с валом асинхронного двигателя, управляемого выпрямителя, силовой вход которого подключен к трехфазной сети, а выход соединен с обмоткой возбуждения генератора постоянного тока, системы управления, выходы которой соединены с управляющим входом управляемого инвертора и управляющим входом управляемого выпрямителя, а входы соединены с выходами следующих устройств: датчика тока, датчика скорости, соединенного с ротором испытуемого асинхронного двигателя, вычислителя частоты питающего напряжения, вход которого соединен с выходом управляемого инвертора, и задатчика параметров сети и испытуемого асинхронного двигателя, оснащенный диодом, анод которого соединен с обмоткой якоря генератора постоянного тока, а катод подключен к звену постоянного тока [3].

Плавный пуск испытуемого асинхронного двигателя в данной схеме обеспечивается постепенным увеличением частоты напряжения, подаваемого на его обмотку статора с выхода преобразователя частоты. Генератор постоянного тока в данной схеме не может быть задействован в процессе пуска, а подключается только после пуска, обеспечивая нагрузку асинхронному двигателю на валу.

Конструкция рассмотренного стенда позволяет за счет применения нагрузочного генератора постоянного тока использовать токи в его обмотках для определения момента на валу испытуемого двигателя.

Недостатком приведенного прототипа является отсутствие возможности испытания нерегулируемых асинхронных двигателей под нагрузкой при их питании непосредственно от сети с синусоидальным напряжением промышленной частоты.

Целью полезной модели является обеспечение возможности испытания нерегулируемых асинхронных двигателей при их питании непосредственно от сети переменного напряжения промышленной частоты с обеспечением подключения испытуемого асинхронного двигателя к сети без значительного броска тока и расширение функциональных возможностей, обеспечивающих формирование диагностических сигналов (в виде токов якоря и возбуждения нагрузочного генератора постоянного тока), необходимых для определения момента на валу испытуемого асинхронного двигателя без применения дополнительных устройств измерения момента на валу.

Указанная цель достигается тем, что стенд для испытания нерегулируемых асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки, состоящий из нагрузочного генератора постоянного тока, имеющего обмотку возбуждения и обмотку якоря, вал которого посредством муфты механически связан с валом испытуемого асинхронного двигателя, управляемого выпрямителя, вход которого подключен к трехфазной сети, и первого датчика тока, дополнен вторым датчиком тока, контактором, через который испытуемый асинхронный двигатель подключается к трехфазной сети, управляемым выпрямительно-инверторным преобразователем, через который к трехфазной сети подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных между собой первого датчика тока и обмотки якоря нагрузочного генератора постоянного тока; выход управляемого выпрямителя подключен к цепи, состоящей из последовательно соединенных между собой второго датчика тока и обмотки возбуждения нагрузочного генератора постоянного тока.

На фигуре представлен стенд для испытания нерегулируемых асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки.

Предлагаемое устройство, предназначенное для испытаний асинхронного двигателя 8, состоит из контактора 1, управляемого выпрямительно-инверторного преобразователя 2, управляемого выпрямителя 3, первого датчика тока 4, второго датчика тока 5, нагрузочного генератора постоянного тока 6, который имеет обмотку якоря 6.1 и обмотку возбуждения 6.2, муфты 7.

Вход управляемого выпрямителя 3 подключен к трехфазной сети, выход управляемого выпрямителя 3 подключен к цепи, состоящей из последовательно соединенных между собой второго датчика тока 5 и обмотки возбуждения 6.2 нагрузочного генератора постоянного тока 6; цепь, состоящая из последовательно соединенных между собой первого датчика тока 4 и обмотки якоря 6.1 нагрузочного генератора постоянного тока 6, подключена к трехфазной сети через управляемый выпрямительно-инверторный преобразователь 2; муфта 7 механически жестко соединена с валом нагрузочного генератора постоянного тока 6 и так же присоединяется к валу испытуемого асинхронного двигателя 8; трехфазная сеть подключается к обмотке статора испытуемого асинхронного двигателя 8 через контактор 1.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы посредством контактора 1 испытуемый асинхронный двигатель 8 отключен от трехфазной сети.

Подведенное от сети трехфазное напряжение поступает на управляемый выпрямительно-инверторный преобразователь 2 и на вход управляемого выпрямителя 3.

Выпрямленное напряжение с выхода управляемого выпрямителя 3 подается на обмотку возбуждения 6.2 и доводится до номинального значения.

Выпрямленное напряжение от выпрямительно-инверторного преобразователя 2, работающего в режиме управляемого выпрямителя, подается на якорную обмотку 6.1: данное напряжение плавно повышается от нуля, при этом частота вращения вала нагрузочного генератора постоянного тока 6, а вместе с ней и частота вращения вала испытуемого асинхронного двигателя 8 повышается. Контроль над частотой вращения вала может быть осуществлен, например, при помощи бесконтактного лазерного тахометра.

При достижении частоты вращения вала испытуемого асинхронного двигателя 8 синхронной частоты вращения посредством контактора 1 подключают обмотку статора испытуемого асинхронного двигателя 8 к трехфазной сети. Так как данное подключение производится после достижения ротором асинхронного двигателя 8 синхронной частоты вращения, значительного броска тока не происходит.

Для обеспечения режима взаимной нагрузки с помощью выпрямительно-инверторного преобразователя 2 снижают напряжение, подаваемое на обмотку якоря 6.1. При этом электродвижущая сила обмотки якоря 6.1 превосходит подаваемое на нее напряжение, вследствие чего генератор постоянного тока 6 переходит в генераторный режим и через выпрямительно-инверторный преобразователь 2 передает в трехфазную сеть электрическую активную мощность. Активная мощность, выработанная генератором постоянного тока 6, компенсирует часть мощности, потребляемой испытуемым асинхронным двигателем 8. Генератор постоянного тока 6 создает на валу тормозной момент, который через муфту 7 передается на вал испытуемого асинхронного двигателя 8, работающего в двигательном режиме.

Данный момент на валу может быть определен по выражению

Токи якоря и возбуждения I_а и I_в фиксируются при помощи первого и второго датчиков тока 4 и 5 соответственно.

Таким образом, предложенный стенд позволяет испытать нерегулируемые асинхронные двигатели при их питании непосредственно от сети переменного напряжения промышленной частоты. При этом обеспечивается подключение испытуемого асинхронного двигателя к сети без значительного броска тока. Также представленное техническое решение позволяет сформировать диагностические сигналы (в виде токов якоря и возбуждения нагрузочного генератора постоянного тока), необходимые для определения момента на валу испытуемого асинхронного двигателя без применения дополнительных устройств измерения момента на валу.

Источники информации

1. Патент на полезную модель РФ №143348, МПК G01R 31/00, 2014.

2. Патент на полезную модель РФ №178716, МПК G01R 31/00, 2018.

3. Патент на полезную модель РФ №195604, МПК G01R 31/34, 2020.

Claims

Стенд для испытания нерегулируемых асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки, состоящий из нагрузочного генератора постоянного тока, имеющего обмотку возбуждения и обмотку якоря, вал которого посредством муфты механически связан с валом испытуемого асинхронного двигателя, управляемого выпрямителя, вход которого подключен к трехфазной сети, и первого датчика тока, отличающийся тем, что дополнен вторым датчиком тока, контактором, через который испытуемый асинхронный двигатель подключается к трехфазной сети, управляемым выпрямительно-инверторным преобразователем, через который к трехфазной сети подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных между собой первого датчика тока и обмотки якоря нагрузочного генератора постоянного тока; выход управляемого выпрямителя подключен к цепи, состоящей из последовательно соединенных между собой второго датчика тока и обмотки возбуждения нагрузочного генератора постоянного тока.