АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Полезная модель относится к области электротехники и служит для испытания асинхронных электродвигателей в условиях переменных нагрузок и частот вращения асинхронных электродвигателей.
Известен стенд для исследования и испытания электроприводов, содержащий электромагнитный модуль, пускозащитную аппаратуру, измерительные датчики, позволяющий проводить испытания при переменном или ударном характере нагрузки на валу электродвигателя (Патент на изобретение RU №2442995, МПК G01R 31/34, 20.02.2012).
Основным недостатком известного стенда является ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия возможности изменения скорости вращения вала испытуемого электродвигателя.
Кроме этого, недостатком данного стенда является высокое энергопотребление из-за необходимости подведения дополнительного питания на электромагнитный модуль, а также сложность конструкции стенда.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет возможности проведения испытаний асинхронных двигателей при малых частотах вращения и создания различных типов момента нагрузки на валу испытуемого электродвигателя, а также снижение энергопотребления при упрощении конструкции стенда.
Технический результат достигается тем, что в автоматизированном стенде для исследования и испытания электроприводов, содержащем испытуемый асинхронный двигатель, соединенный с преобразователем частоты и нагружающим устройством, комплект пускозащитной аппаратуры, бесконтактные датчики тока, включенные в фазы испытуемого асинхронного двигателя и соединенные с аналого-цифровым преобразователем, подключенным к персональному компьютеру, согласно заявляемой полезной модели, нагружающее устройство выполнено в виде механического тормоза с возможностью тарирования микрометрическим винтовым зажимом, при этом стенд снабжен дополнительным нагружающим устройством, выполненным в виде двигателя постоянного тока независимого возбуждения с тиристорным преобразователем, вал которого жестко связан с валом испытуемого асинхронного двигателя, причем направление вращения вала двигателя постоянного тока установлено встречно направлению вращения вала испытуемого асинхронного двигателя.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором показана структурная схема предлагаемого автоматизированного стенда для исследования и испытания электроприводов.
Цифрами на чертеже обозначены:
1 - испытуемый асинхронный двигатель,
2 - преобразователь частоты,
3 - нагружающее устройство,
4 - дополнительное нагружающее устройство
5 - аналого-цифровой преобразователь,
6 - персональный компьютер,
7 - бесконтактный датчик тока фазы А,
8 - бесконтактный датчик тока фазы В,
9 - тиристорный преобразователь,
10 - трехфазный рубильник,
11 - автоматический выключатель,
12 - магнитный пускатель,
13 - устройство защиты.
Автоматизированный стенд для исследования и испытания электроприводов содержит испытуемый асинхронный двигатель 1, соединенный с преобразователем частоты 2 для формирования напряжения заданной частоты испытуемого АД и нагружающим устройством 3, комплект пускозащитной аппаратуры, бесконтактные датчики тока 7 и 8, включенные в фазы испытуемого асинхронного двигателя 1 и соединенные с аналого-цифровым преобразователем 5, подключенным к персональному компьютеру 6. Комплект пускозащитной аппаратуры состоит из последовательно соединенных трехфазного рубильника 10, автоматического выключателя 11, магнитного пускателя 12 и устройства защиты 13.
Отличием предлагаемого автоматизированного стенда для исследования и испытания электроприводов является то, что нагружающее устройство 3 для создания статических, либо импульсно-переменных нагрузок выполнено в виде механического тормоза с возможностью тарирования микрометрическим винтовым зажимом.
Стенд снабжен дополнительным нагружающим устройством 4, выполненным в виде двигателя постоянного тока независимого возбуждения с тиристорным преобразователем 9 для создания динамических нагрузок на валу испытуемого АД. Вал двигателя постоянного тока жестко связан с валом испытуемого асинхронного двигателя 1, причем направление вращения вала двигателя постоянного тока установлено встречно направлению вращения вала испытуемого асинхронного двигателя 1.
Пример конкретного выполнения.
Автоматизированный стенд для исследования и испытания электроприводов включает в себя испытуемый асинхронный двигатель 1 (АД), преобразователь частоты 2, питающийся от трехфазной сети переменного тока, нагружающее устройство 1 типа «механический тормоз» с оттарированным микрометрическим винтовым зажимом, дополнительное нагружающее устройство 4 на основе двигателя постоянного тока тиристорным преобразователем 9, вал которого жестко связан с валом АД с помощью двух упругих втулочно-пальцевых полумуфт. Преобразователь частоты 2 формирует напряжение заданной частоты испытуемого АД. Информационно-измерительная часть автоматизированного стенда для исследования и испытания электроприводов содержит два бесконтактных датчика тока 7 и 8, установленных на кабелях питающего напряжения между испытуемым асинхронным двигателем 1 и преобразователем частоты 2, выходы которых соединены с входами аналого-цифрового преобразователя 5, выход которого соединен с входом персонального компьютера 6, для регистрации данных с бесконтактных датчиков тока 7, 8 и обработке полученных результатов по заранее разработанному алгоритму, имеющему графический интерфейс. Кроме того, автоматизированный стенд для исследования и испытания электроприводов содержит трехфазный рубильник 10, выход которого соединен с входом автоматического выключателя 11, выход которого соединен с входом магнитного пускателя 12, выход которого соединен с входом устройства защиты 13, выход которого соединен с входом преобразователя частоты 2.
Автоматизированный стенд для исследования и испытания электроприводов работает следующим образом.
Испытуемый асинхронный двигатель 1 устанавливают на станине (на чертеже условно не показана) и соединяют с валом дополнительного нагружающего устройства 4 (двигателя постоянного тока независимого возбуждения с тиристорным преобразователем) с помощью двух упругих втулочно-пальцевых полумуфт, на которых также находится вращающийся диск нагружающего устройства 3 (механического тормоза, выполненного с возможностью тарирования микрометрическим винтовым зажимом). Комплектом силовых кабелей соединяют преобразователь частоты 2 с испытуемым асинхронным электродвигателем 1, соблюдая чередование фаз. На этих же кабелях устанавливают два бесконтактных датчика тока 7 и 8, соединенные с аналого-цифровым преобразователем 5, который, в свою очередь соединен с персональным компьютером 6. После установки и проверки соединения всех элементов стенда, приступают к проведению испытаний.
При включении трехфазного рубильника 10, поочередном включении автоматического выключателя 11, магнитного пускателя 12 и устройства защиты 13 подается трехфазное питание на преобразователь частоты 2.
Нагрузка на валу испытуемого асинхронного двигателя 1 задается нагружающим устройством 1, выполненным в виде механического тормоза, установлением необходимого момента сопротивления микрометрическим винтовым зажимом. Нагружающее устройство 1 позволяет имитировать статическую, либо импульсно-переменную нагрузку вплоть до полного закорачивания вала испытуемого АД для создания режима короткого замыкания. Дополнительное нагружающее устройство 4, выполненное в виде двигателя постоянного тока, направление вращения вала которого устанавливается встречно направлению вращения вала испытуемого АД, управляется от тиристорного преобразователя 9 и служит для создания динамических нагрузок.
Посредством кнопки «Start» на передней панели преобразователя частоты 2 на испытуемый асинхронный двигатель 2 подается трехфазное напряжение, приводящее вал испытуемого АД во вращение с заданной частотой, установленной на преобразователе частоты 2. По команде оператора программой, установленной на персональном компьютере 6 в течение необходимого и достаточного времени производится обращение к бесконтактным датчикам тока 7 и 8, регистрирующим мгновенные значения токов статора в двух фазах, соответственно А и В. Полученные данные поступают в аналого-цифровой преобразователь 5 по двум каналам, где, с установленной частотой дискретизации, происходит преобразование полученных сигналов из аналоговой формы в цифровой код.
Далее цифровой код мгновенных значений токов статора испытуемого АД передается в программу персонального компьютера 6, где он расшифровывается и анализируется в автоматическом режиме. Результатом анализа является выдача информации на дисплей персонального компьютера 6 в удобной для оператора форме о текущем состоянии испытуемого асинхронного двигателя 1 и прогнозируемое время отказа при различных типах и величинах нагрузки на валу.
Автоматизированный стенд позволяет проводить испытания электроприводов с асинхронным двигателем при различных типах нагрузки - длительный, импульсно-переменный, статический, динамический, а также режим короткого замыкания; позволяет проводить испытания электродвигателей различных мощностей. Автоматизированный стенд позволяет определять несимметрию, как питающей сети, так и несимметрию нагрузки.
Автоматизированный стенд может быть установлен как непосредственно на предприятии, так и в специализированной лаборатории, а также может применяться в качестве лабораторного стенда для проведения занятий по курсам «Электропривод», «Элементы автоматизированного электропривода», «Электропривод переменного тока с частотным управлением».