СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть применена в качестве схемы испытаний асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением методом взаимной нагрузки.
Аналогом предлагаемого устройства является схема взаимной нагрузки машин постоянного тока, в которой один силовой агрегат питает цепи якоря испытуемой и нагрузочной машин, а другой - выполняет функцию вольтодобавочного источника, изменяющего напряжение на якоре одной машины относительно другой, за счет чего одна из машин переходит в двигательный режим, а другая - в генераторный [1].
Другим аналогом предлагаемого устройства является схема испытания асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки, в которой питание одного из двигателей производится от частотного преобразователя, а второго - от сети переменного тока частотой 50 Гц (RU 80018 U1, 20.01.2009) [2].
Недостатком аналогов является ограниченная область применения: возможность испытания только двигателей постоянного тока или только двигателей переменного тока. В случае необходимости испытания на одном предприятии обоих типов двигателей использование приведенных аналогов удваивает количество управляемых силовых преобразователей и систем управления ими.
Прототипом предлагаемого устройства является схема испытаний асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки (RU 140678 U1, 20.05.2014) [3], которая состоит из двух однотипных преобразователей частоты, получающих питание от трехфазной сети, двух однотипных испытуемых асинхронных двигателей, механически связанных между собой посредством муфты и получающих питание от преобразователей частоты. Преобразователи частоты, используемые в схеме испытаний, состоят из неуправляемых выпрямителей, звеньев постоянного тока и управляемых инверторов. Связь преобразователей частоты реализуется с помощью шины постоянного тока, соединяющей звенья постоянного тока частотных преобразователей.
Недостатком прототипа является ограниченная область применения: возможность испытания только двигателей переменного тока.
Целью полезной модели является унификация стендов для испытания асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением методом взаимной нагрузки и уменьшение количества силовых преобразователей, используемых в процессе испытаний, а также систем управления данными преобразователями.
Указанная цель достигается тем, что стенд для испытания асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, состоящий 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, дополнен третьим неуправляемым выпрямителем, вольтодобавочным преобразователем, четырьмя контакторами, муфтой, механически связывающей между собой испытуемый и нагрузочный двигатели постоянного тока; обмотка статора испытуемого асинхронного двигателя подключена к выходу одного управляемого инвертора через первый контактор, обмотка статора нагрузочного асинхронного двигателя подключена к выходу другого управляемого инвертора через второй контактор, вход третьего неуправляемого выпрямителя соединен с выходом одного управляемого инвертора через третий контактор, а выход подключен к якорным цепям испытуемого и нагрузочного двигателей постоянного тока, вход вольтодобавочного преобразователя соединен с выходом другого управляемого инвертора через четвертый контактор, а выход подключен последовательно с обмоткой якоря нагрузочного двигателя постоянного тока.
На фиг. представлен стенд для испытания асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением.
Предлагаемое устройство состоит из двух однотипных преобразователей частоты 1 и 2, получающих питание от трехфазной сети, которые состоят из неуправляемых выпрямителей 1.1 и 2.1, звеньев постоянного тока 1.2 и 2.2, управляемых инверторов 1.3 и 2.3. Звенья постоянного тока 1.2 и 2.2 имеют между собой электрическое соединение 3. Муфта 10, механически связывает между собой испытуемые асинхронные двигатели 8 и 9, получающие питание от преобразователей частоты 1 и 2 через контакторы 5 и 6. Муфта 14, механически связывает между собой испытуемые двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением 12 и 13, получающие питание от неуправляемого выпрямителя 11, подключенного к преобразователю частоты 1 через контактор 4. Вольтодобавочный преобразователь 15, получающий питание от частотного преобразователя 2 через контактор 7 своими выводами включен последовательно в якорную цепь двигателя 13.
Входы обоих неуправляемых выпрямителей 1.1 и 2.1 подключены к трехфазной сети. Выход неуправляемого выпрямителя 1.1 подключен к входу звена постоянного тока 1.2, выход неуправляемого выпрямителя 2.1 подключен к входу звена постоянного тока 2.2. Входы управляемых инверторов 1.3 и 2.3 подключены к выходам звеньев постоянного тока 1.2 и 2.2. Входы асинхронных двигателей 8 и 9, валы которых механически соединены между собой муфтой 10, подключены через контакторы 5 и 6 к входам управляемых инверторов 1.3 и 2.3. Вход неуправляемого выпрямителя 11 подключен через контактор 4 к выходу управляемого инвертора 1.3. Входы якорных цепей двигателей постоянного тока 12 и 13, валы которых механически соединены между собой муфтой 14, подключены к выходу неуправляемого выпрямителя 11. Вход вольтодобавочного преобразователя 15 подключен через контактор 7 к выходу управляемого инвертора 2.3. Выход вольтодобавочного преобразователя 15 включен последовательно с якорной цепью двигателя постоянного тока 13.
Устройство работает следующим образом. Подведенное от сети трехфазное напряжение поступает к неуправляемым частотным преобразователям 1 и 2, где оно преобразуется в постоянное напряжение посредством выпрямителей 1.1 и 2.1, передается в звенья постоянного тока 1.2 и 2.2 и далее инвертируется с помощью управляемых инверторов 1.3 и 2.3 в переменное напряжение, имеющее требуемое действующее значение и частоту.
При испытаниях асинхронных двигателей 8 и 9 их обмотки статора подключаются к выходам управляемых инверторов 1.3 и 2.3 через контакторы 5 и 6. При этом контакторы 4 и 7 отключены. Для реализации режима взаимной нагрузки необходимо уменьшить частоту вращения магнитного поля на одном из асинхронных двигателей (например, на асинхронном двигателе 9) по сравнению с частотой вращения вала. Для этого, разогнав асинхронные двигатели 8 и 9 на холостом ходу до определенной частоты вращения, необходимо снизить частоту вырабатываемого напряжения на одном из частотных преобразователей 1. Электродвигатель 8, получающий напряжение от преобразователя 1 с меньшей частотой, переходит в генераторный режим, а вырабатываемая им электрическая энергия поступает в звено постоянного тока 1.2 и далее через электрическое соединение 3 поступает в звено постоянного тока 2.2 преобразователя частоты 2, который осуществляет питание двигателя 9.
При испытаниях двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением неуправляемый выпрямитель 11 подключается через контактор 4 к частотному преобразователю 1, а вольтодобавочный преобразователь 15 подключается через контактор 7 к частотному преобразователю 2. При этом контакторы 5 и 6 отключены. Обмотки возбуждения обоих двигателей включены последовательно в якорную цепь двигателя 12. Постоянное напряжение, подаваемое в якорные цепи двигателей 12 и 13 с выхода неуправляемого выпрямителя 11, определяется параметрами переменного напряжения на его входе, которое, в свою очередь, регулируется с помощью частотного преобразователя 1. Для реализации режима взаимной нагрузки необходимо увеличить напряжение в якорной цепи одного двигателя по сравнению с другим с помощью вольтодобавочного преобразователя 15. При этом двигатель, в якорной цепи которого напряжение оказалось выше, нагружается в двигательном режиме, а другой двигатель переходит в генераторный режим. Постоянное напряжение на выходе вольтодобавочного преобразователя 15, определяется параметрами переменного напряжения на его входе, которое, в свою очередь, регулируется с помощью частотного преобразователя 2.
Источники информации:
1. Жерве, Г.К. Промышленные испытания электрических машин / Г.К. Жерве; Изд. 4-е, сокр. и перераб. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984. - 408 с.
2. Патент на полезную модель Р.Ф. №80018, МПК G01R 31/04, 2009.
3. Патент на полезную модель Р.Ф. №140678, МПК G01R 31/34, 2014.