SU562899A1

SU562899A1 - Electric Vehicle Testing Device

Info

Publication number: SU562899A1
Application number: SU2084378A
Authority: SU
Inventors: Леонтий Андреевич Кропотин; Азад Мухамеджанович Шарипов; Вениамин Андреевич Кропотин
Original assignee: Предприятие П/Я А-7293
Priority date: 1974-12-18
Filing date: 1974-12-18
Publication date: 1977-06-25

Description

Изобретение относитс к электромашиностроению , а именно к устройствам дл проведени контрольных, типовы.х, ресурсных и исследовательских испытаний электрнческих вращаЕОЩИхс машин переменного тока. Известно устройство дл испытаний электрических машиН, содержашее две электрические машины переменного и две электрические машины посто нного тока, электрически и механически св занные между собой. Недостаток подобных устройств при испытании мошных электрических машин переменного тока - больша стоимость « габар .иты, слож1ность в эксплуатации, малые функциональные возможности. Известно также устройство дл испытани электрических машнн переменного тока, содержаш .ее две механически сопр женные валами электрические машины переменного тока , одна из которых снабжена симметричным трехфазным ротором, блок подключени с клеммами дл присоединени испытуемой ма1ШИ|Ны К сети, преобразователь частоты с задающим гснератором, причем статорные обмотки электрических машин соединены с блоком подключени , вход преобразовател частоты - с сетью, а выход - с трехфазным си.мметричным ротором. Данное устройство вл етс наиболее близким по техН|Ической сущности к предложеннСМу устройству. Недостаток этого устройства - малый к. н. д., высока стоимость и небольшне функциональные возможности. Цель изобретени - повышение к. п. д., уменьшение стоимости и расширение функциональных возможностей устройства. Дл этого устройство снабжено дополнительным преобразователем частоты с непосредственной св зью, который подключен к задающему генератору основного преобразовател частоты с непосредственной св зью, а вход дополнительного преобразо:вател частоты включен на сеть, причем втора электрическа машина 1выполнена асинхронной с фазным ротором и ее обмотка соединена с выходом дополните-тьного преобразовател частоты. На чертеже изображена электрическа схема предложенного устройства. Устройство содержит две асинхронные машины 1 2 с фазными роторами. Машина 2 имеет два рабо-чих конца вала. Одним концом она сопр жена механически (иосле фазировки по статору и ротору) с асинхронной /. Второй конец ее вала используетс при работе стенда в качестве залопозоротчого устройства, двигател или нагрузочного механизма дл соединени The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for carrying out control, types, life and research tests of electric rotating machines for alternating current. A device for testing electric machines is known, comprising two electric machines of alternating current and two electric machines of direct current, electrically and mechanically interconnected. The lack of such devices in the testing of AC electric machines is the cost of equipment, complexity in operation, and low functionality. It is also known a device for testing electric AC machines, containing two mechanically alternating shafts of alternating current AC electric machines, one of which is equipped with a symmetrical three-phase rotor, a terminal block with terminals for connecting a tested USB | NAS network, a frequency converter with a master oscillator, the stator windings of electric machines are connected to the connection unit, the input of the frequency converter is connected to the network, and the output is connected to a three-phase symmetrical rotor. This device is the closest in terms of the technical essence to the proposed device. The disadvantage of this device is a small k. N. d., high cost and low functionality. The purpose of the invention is to increase the efficiency, reduce the cost and expand the functionality of the device. For this, the device is equipped with an additional direct-coupled frequency converter, which is connected to the master oscillator of the main direct-frequency converter, and an additional frequency converter is connected to the mains, the second electric machine 1 being asynchronous to the phase rotor and its winding is connected to output additional frequency converter. The drawing shows the electrical circuit of the proposed device. The device contains two asynchronous machines 1 2 with phase rotors. Machine 2 has two working shaft ends. At one end it is matched mechanically (and after phasing along the stator and rotor) with asynchronous. The second end of its shaft is used when the stand is operated as a locking device, motor or load mechanism for connecting

с испытуемой машиной 3. На пульте управлени установлен задающий генератор 4. Блок подключени 5 снабжен коммутирующимп аПпаратамн, с помощью которых асинхронные машины / и 2 .подключаютс к питающей сети 6, соедин ютс статорами между собой или с .испытуемой машиной 3, а роторами - с полупроводниковыми преобразовател ми частоты 7 и 8, при этом преобразователь 7 - основной, а преобразователь 8- дополлительный. Полупроводниковые преобразователи частоты 7 и S запитаны от распределительного узла питающей сети 6.with the tested machine 3. A master oscillator 4 is installed on the control panel. Connection block 5 is equipped with a switching device, with which the asynchronous machines / and 2 are connected to the supply network 6, connected with the stators to each other or with the tested machine 3, and the rotors With semiconductor frequency converters 7 and 8, the converter 7 is the main one and the converter 8 is an additional one. Semiconductor frequency converters 7 and S are powered from the distribution node of the supply network 6.

Прл работе устройства в качестве nairpyзочлого механизма при взаимной нагрузке синхронных мащин мащины 1 и 2 питаютс системой трех посто нных токов от полупроводникового преобразовател частоты 8 со стороны роторов, а испытуема синхронна машина 3 возбуждаетс от полупроводникового преобразовател частоты 7 посто нным током . Статоры испытуемой и нагрузочных мащин «включаютс «а сеть 6 распределительного устройства через блок подключени 5. Нагрузочный режим испытуемой машины 3 получают с помощью поворота оси пол ротора в мащинах / и 2 относительно оси пол ротора синхронной мащины 3, причем оси пол в роторах машин / и 2 поворачиваютс синхронно , так как они созданы системой трех посто нных токов одного полупроводникового преобразовател частоты 8.When the device operates as a nairpyzine mechanism with mutual load of synchronous maschiny, maschiny 1 and 2 are powered by a system of three constant currents from a semiconductor frequency converter 8 from the side of the rotors, and the test synchronous machine 3 is excited by a semiconductor frequency converter 7 by a direct current. The stators of the test and load masks are switched on and the network 6 of the switchgear through the connection block 5. The load mode of the test machine 3 is obtained by rotating the rotor-axis of the rotor in the masks / and 2 relative to the rotor-axis of the rotor of the synchronous mask 3, and and 2 are rotated synchronously, as they are created by a system of three constant currents of one semiconductor frequency converter 8.

Дл испытани асинхронных с короткозамкнутым ротором мащин по методу взаимной нагрузки роторы машин 1 2 питаютс трехфазными переменными токами от полупроводниковых преобразователей частоты 7 и 8. Испытуемый двигатель должен соответствозать нагрузочным машш-гам 1 и 2 но числу полюсОВ и частоте, а ,по мощности равен сумме мощностей машин / и 2 или быть меньше ее. Статоры испытуемой 3 и нагрузочных / и 2 машин включаютс на питающую сеть 6 распределительного узла. Регулированием -астоты тока в роторе нагрузочных машин / и 2 создают скольжение испытуемому дв;;гателю 3 и, следовательно, нагружают его. Токи в роторах нагрузочных машин / и 2 измен ютс по частоте синхронно, что обеспечиваетс задающим генератором . Нагрузочпые /, 2 и испытуема 3 машины, соединенные электрической и механической св зью, образуют замкнутый электромеханический контур, по которому циркулирует полезна лшщность в виде механичсской мощности от испытуемой мащины 3 через вал к нагрузочным .1ашина1 1 1, 2 и от нагрузочных машин /, 2 через электрическую св зь между статорами - к испытуемой маши: е 3. Потери в электромехани:ческом контуре покрываютс от ИСТОЧНИКОВ, питающих контур.To test asynchronous masking with a short-circuited rotor using the mutual load method, the rotors of machines 1 2 are powered by three-phase alternating currents from semiconductor frequency converters 7 and 8. The motor under test must match the load scale 1 and 2 but the number of poles and frequency, and, in terms of power, is equal to the sum capacities of machines / and 2 or less. The stators of the test 3 and load / and 2 machines are connected to the supply network 6 of the distribution node. By adjusting the current frequencies in the rotor of the load machines / and 2, the test subject is slid ;; gatel 3 and, therefore, load it. The currents in the rotors of the load machines / and 2 vary in frequency synchronously, which is provided by the master oscillator. The load /, 2 and test 3 machines connected by electrical and mechanical connection form a closed electromechanical circuit through which useful power circulates in the form of mechanical power from the test mask 3 through the shaft to the load machines. 1 bus 1 1 1, 2 and from the load machines /, 2 through the electrical connection between the stators to the machine under test: e 3. The losses in the electromechanical circuit are covered from SOURCES feeding the circuit.

В испытани х синхронных и аспнхрон ых машин режим нагрузки достигаетс поворотом оси пол или регулированием частоты тока в роторе нагрузочных машин. Режим In tests of synchronous and asynchronous machines, the load condition is achieved by rotating the floor axis or adjusting the frequency of the current in the rotor of the load machines. Mode

нагрузки асинхронизированных синхронных машин достигаетс путем синхронного регулировани частоты тока и относительного поворота осей пол одновременно. Дл этого испытуема асинхронизированна синхронна машина 3 соединена электрической п механической св зью с нагрузочными асинхронными машинами / и 2. Статоры всех мащин .включены на питающую сеть 6 распределительного узла. Ротор испытуемой мащи ны 3 запитан от основн.ого полупроводникового преобразо вател частоты 7, а роторы нагрузочных .машин / и 2 - от дополнительного полупроводникового преобразовател частоты 8. Преобразователи 7 и S управл ютс объединенным согласованным задаюиип генератором 4 и выдают налр жени , синхронно регулируемые по частоте от нул до половинного значени частоты сети с возможностью изменени чередовани фаз. Изменением частоты тока в роторах нагрузочных машин / И 2 И испытуемой машины 3 измен ют скорость вращени электромехаНИческого контура. Дл проведени нагрузочного режима на фикСирова1Н1Ной скорости необходимо поворачивать ось пол в роторе испытуемой мащины 3 в сторону опережени или отставани . Поворот оси пол в рото-ре испытуемой мащины 3 .обеспечиваетс сдвигом фазы напр жени преобразовател 7 относительно фазы напр жени преобразовател 8. Подобным образом снимают семейство угловых нагрузочных характеристик на различных скорост х .выше и ниже синхронной дл испытуемой асинхронизированной синхронной машины 3 в генераторном и двигательном режимах .loads of asynchronized synchronous machines are achieved by synchronously adjusting the frequency of the current and the relative rotation of the axes of the field simultaneously. For this test, an asynchronized synchronous machine 3 is connected electrically by mechanical coupling with load asynchronous machines / and 2. The stators of all machines are connected to the supply network 6 of the distribution node. The rotor of the test unit 3 is powered by the main semiconductor frequency converter 7, and the rotors of the load machines / and 2 are powered by an additional semiconductor frequency converter 8. The transducers 7 and S are controlled by the combined coordinated task of the generator 4 and output signals that are synchronously adjustable in frequency from zero to half the value of the frequency of the network with the possibility of changing the phase rotation. By varying the frequency of the current in the rotors of the loading machines / AND 2 and the test machine 3, they change the speed of rotation of the electromechanical circuit. In order to conduct a load mode on ficSi1N1Noy speed, it is necessary to rotate the axis of the floor in the rotor of the test machine 3 in the direction of advance or lag. The rotation of the axis of the field in the rotor of the tested mask 3. Is ensured by shifting the voltage phase of converter 7 relative to the voltage phase of converter 8. In this way, the family of angular load characteristics is removed at different speeds above and below synchronous for the test asynchronized synchronous machine 3 in the generator and motive modes.

При выполнении устройством функций вало.поворотного устройства машины / и 2 соедин ют статорами, не подключа к сети. В нх роторы подают трехфазные токи низко1( частоты от полупроводникОВых преобразователей частоты 7 и 8. Когда токи в роторах машин / и 2 равны по величине, частоте п не отличаютс .по фазе, тогда токов в статориых обмотках нет. На фиксированной частоте менее одного герца задают сдвиг фаз между векторами токов роторов. В статорных обмотках потечет ток, создаюший вращающий момент в обеих машинах одного направлени . / и 2 начинают вращатьс в режиме обращенного двигател и раскручивают соединенный с ни.мт: механический 1вал нагрузочного механизма. Устройство обеспечивает поворот механизма на определенный угол в режиме отработки угла. Дл этого в роторы машин / и 2 подают токи от преобразовател 7, а в статоры - от преобразовател 8 так, чтобы направле.ние вращени .пол в статорах совпадало с направлением вращени пол в роторах. Когда сдвиг фаз между векторами токов статоров, соответственно и роторов, равен нулю, машины неподвижны. При задании достаточного угла рассогласовани роторы машин развернутс When the device performs the functions of a shaft turning device, the machines / and 2 are connected by stators, not connected to the network. The rotors in them feed three-phase currents low1 (frequencies from semiconductor frequency converters 7 and 8. When the currents in the rotors of the machines / and 2 are equal in magnitude, the frequency n does not differ. In phase, then there are no currents in the stator windings. At a fixed frequency less than one hertz set the phase shift between the rotor current vectors. In the stator windings a current flows, creating a torque in both machines of the same direction. / and 2 begin to rotate in the reverse engine mode and unwind connected to the bottom: mechanical 1-shaft load mechanism The device provides rotation of the mechanism at a certain angle in the angle mining mode. For this, the rotors of the machines / and 2 are supplied with currents from the converter 7, and into the stators from the converter 8 so that the direction of rotation. The fields in the stators coincide with the direction of rotation. the floor in the rotors. When the phase shift between the vectors of the stators, respectively, and the rotors, is equal to zero, the machines are stationary.

и отработают определенную, завис щую ог момента сопротивлени часть угла.and work out a certain, depending on the moment of resistance, a part of the angle.

В качестве источника, регулируемого по частоте, фазе ,и величине выходного -напр жени , устройство находит основное применение в испытательных станци х. В этом случае машину 7 статором подключают через блок подключени 5 к распределительному узлу питающей сети 6, а мащину 2 - к статору испытуемой мащи:НЫ 3. Роторные цепи мащи / и 2 питаютс от полупроводниковых преобразователей частоты 7 и 8 трехфазными токамИ, регулируемыми по частоте, фазе и величине. Така схема стенда позвол ет осуществл ть принцип двухзонного регулировани частоты. Машина 1, подключенна к питающей сети 6, выполн ет функции дзигател и обеспечивает первую зону регулироБаН (И частоты путем изменени скорости .вращени вала. Машина 2 выполн ет функции генератора Ч1 расшир ет нер.вую зону вверх ц вниз путем изменени частоты вращени пол ротора генератора относительно ротора .испытуемой машины 3. Чередование фаз задаетс таким, чтобы поле в роторе двигател (мащины /) вращалось в одном направлении с полем статора, а поле в роторе генератора (машины) 2 - противоположно вращению ротора Испытуемой мащины 5. Тогда при частоте напр жени преобразователей 7 и 8, равной половине частоты питающей сети 6, получаетс нулева частота на статоре генератора 2. Снижа синхронно частоту преобразователей 7 .и 8 до нулевого значени , на статоре генератора 2 получают иапр жение с частотой сети. Измен чередование фаз на обратное и увеличива частоту токов в роторах ге-нератора 2 и двигател (мащины ) / до половинного значени частоты сети, получают на статоре генератора 2 напр жение с удвоенной сетевой частотой.As a source of adjustable frequency, phase, and output voltage, the device finds its main application in test stations. In this case, the machine 7 is connected by a stator through the connection unit 5 to the distribution node of the supply network 6, and the mask 2 is connected to the stator of the test machine: НЫ 3. The rotor circuits of the device / and 2 are powered from semiconductor frequency converters 7 and 8 by three-phase currents and adjustable in frequency , phase and size. This stand setup allows the principle of dual-band frequency control. The machine 1 connected to the mains supply 6 performs the functions of the jigger and provides the first zone of regulationBAN (And frequency by changing the speed of rotation of the shaft. Machine 2 performs the functions of the generator P1 expands the non-elevated area up and down by changing the frequency of rotation of the rotor field generator relative to the rotor of the machine under test 3. The phase alternation is set so that the field in the rotor of the engine (maschiny /) rotates in one direction with the stator field, and the field in the rotor of the generator (machine) 2 is opposite to the rotation of the rotor of the Mask tested 5. When the voltage frequency of the converters 7 and 8, equal to half the frequency of the supply network 6, is zero frequency at the stator of the generator 2. Synchronously reducing the frequency of the converters 7 .and 8 to zero, the stator of the generator 2 receives the voltage at the network frequency. The phases for reverse and increasing the frequency of the currents in the rotors of generator 2 and the motor (maschine) / to half the network frequency, receive on the stator of generator 2 a voltage with a double network frequency.

Несмотр на то, что устройство составлено из мощных асинхронных машин 1,2с. фазным ротором, его схема позвол ет осуществл ть облегченный пуск с ограниченными пусковыми токами, дл чего статор генератора 2 соедин ют со статором испытуемой машины 3 или закорачивают, а в ротор подают ток возбуждени от полупроводникового преобразовател частоты 7 с таким чередованием фаз, чтобы генератор 2 в режиме обращенного двигател вращалс .в направлении, соответствующем нормальному направлению вращени двигател /. В ротор двнгател 1 задают ток возбуждени от преобразовател 8 с чередованием фаз, обеспечивающим вращение пол в нем в направлении вращени вала. Так как двигатель 1 отключен от питающей сети 6, то на его обмотках статора назодитс напр жение с частотой, равной сумме частот враще ;1 вала и вращени пол в его роторе. Синхронно увеличивают частоту токов в роторах двигател / и генератора 2 до половинного значени сетевой частоты, при этом на статоре двигател 7 Despite the fact that the device is made up of powerful asynchronous machines 1.2c. a phase rotor, its circuit allows a light start with limited starting currents, for which the stator of the generator 2 is connected to the stator of the test machine 3 or shorted, and the exciter current from the semiconductor frequency converter 7 is fed into the rotor so that the generator 2 in the reverse engine mode, it rotated in the direction corresponding to the normal direction of engine rotation. In the rotor, the actuator 1 sets the excitation current from the converter 8 with phase rotation, which allows the field in it to rotate in the direction of the shaft rotation. Since the motor 1 is disconnected from the mains supply 6, then on its stator windings a voltage is applied at a frequency equal to the sum of the frequencies of rotation; 1 of the shaft and the rotation of the field in its rotor. Synchronously increase the frequency of the currents in the rotors of the engine / and generator 2 to half the value of the network frequency, while on the stator of the engine 7

чаподитс напр жение с частотой, близкой к частоте напр жени питающей сети 6. Двигатель / синхронизируют с питающей сетью 6 и подключают его статор к шинам распределительного блока питающей сети 6. После чего статор генератора 2 раскорачивают. С помощью предложенного устройства обеспечиваетс облегченный пуск испытуемых мащин 3, дл чего после запуска устройства, не отключа статор генератора 2 от статора испытуемой мащины 3, уменьщают синхронно чаСтоту токов возбуждени генератора 2 и двигател /. Прн л улевом значении частоты токов возбуждени двигатель /, генератор 2 и испытуема мащина 3 будут вращатьс с синхронной скоростью. Величина напр жени на статоре испытуемой машины 3 должна быть равна величине напр жени сети 6, после чего напр жение на статоре испытуемой машины 3 синхронизируют с напр жением сети 6 и подключают машину 3 совместно с генератором 2 на шины распределительного устройства питающей сети 6.Chapodit voltage with a frequency close to the voltage of the supply network 6. The motor / synchronize with the supply network 6 and connect its stator to the busbars of the distribution unit of the supply network 6. Then the stator of the generator 2 is unfolded. Using the proposed device, a lightweight start-up of the tested masks 3 is provided, for which, after starting the device, without disconnecting the stator of the generator 2 from the stator of the tested mask 3, the frequency of excitation currents of the generator 2 and the motor / is reduced simultaneously. The frequency of the excitation currents of the motor, generator 2, and test machine 3 will rotate at a synchronous speed. The voltage on the stator of the test machine 3 must be equal to the voltage of the network 6, after which the voltage on the stator of the test machine 3 is synchronized with the voltage of the network 6 and connect the machine 3 together with the generator 2 to the switchgear of the supply network 6.

Дл увеличени пусковой мощности сети маш;шы / и 2 могут подключатьс к ней в качестве синхронных компенсаторов дл разгрузки от реактивных токов при пуске мощных двигателей.To increase the starting power of the mains network, busbars / and 2 can be connected to it as synchronous compensators for unloading from reactive currents when starting powerful engines.

Предложенное устройство обеспечивает передачу мощности из одной сети .в другую и ИСпытан 1е под нагрузкой статических электрических машин переменного тока - трансформаторов . В этом случае достаточно испытуемый трансформатор включить при помощи первичной обмотки на сеть 6, а при помощи вторичной обмотки подключить к статору генератора 2. Задава определенный сдвиг фаз между напр жением вторичНОЙ обмоткн трансформатора и напр жением генератора 2, устанавливают необходимый ток нагрузки.The proposed device provides the transfer of power from one network to the other and Tested 1e under the load of static electric machines of alternating current - transformers. In this case, it is enough to turn on the transformer under test using the primary winding to the network 6, and using the secondary winding to connect to the stator of the generator 2. By setting a certain phase shift between the voltage of the secondary winding of the transformer and the voltage of the generator 2, set the required load current.

Предложенное устройство можно также использовать, как комплектующее звено. Комплектование испытательных станций подобными звень ми позвол ет избежать разнотипности оборудовани :И схем, при этом исчезает необходимость содержани развитых вспомогательных систем шин (высоковольтных коммутаторов ), пусковых систем шин, автотрансформаторов , потенциал-регул торов, пусковых трансформаторов, источников посто нного тока и т. д. Структура построени -стройства позвол ет сократить до минимума использование производственных площадей под вспомогательное оборудование. Пропускна способность испытательных станций -ввиду лучших возможностей организации опытО:В возрастает . Схема устройства экономична, так как в ней используетс мини aльнoe число элел ентов. а проведение нагрузочных режть мо.в испытуемых двигателей обеспечиваетс только методом взаимной нагрузки. Кроме того, при такой схеме устройства поддерживаетс высокий коэффициент мощности.The proposed device can also be used as a component link. Acquisition of test stations with similar links avoids the heterogeneity of the equipment: And circuits, while eliminating the need to maintain advanced auxiliary bus systems (high-voltage switches), bus starting systems, autotransformers, potential-regulators, starting transformers, DC sources and so on. e. The structure of the construction device reduces to a minimum the use of production space for auxiliary equipment. The throughput capacity of testing stations is a result of the best organization experience. O: Increases. The device circuit is economical, since it uses a minimum number of elements. and carrying out load cuts of mo in test engines is provided only by the mutual load method. In addition, with such a device scheme, a high power factor is maintained.

Claims

Invention Formula

A device for testing electric AC machines containing two mechanically shaft-coupled electric machines of alternating current, one of which is equipped with a symmetric three-phase rotor, a connection unit with terminals for connecting the tested machine to the network, a main frequency converter with a driving frequency, The stator windings of electric machines are connected to the connection unit, the input of the frequency converter is connected to the Network, and the output is connected to a three-phase symmetrical rotor, which differs in that No efficiency, cost reduction, and increased functionality, the device is equipped with a direct additional frequency converter with direct connection, which is connected to the generator of the main frequency converter, and an input of an additional frequency converter is connected to the network, the second electric machine is made asynchronous with a phase rotor and its winding is connected to the output of an additional frequency converter.