СХЕМА ИСПЫТАНИЙ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МЕТОДОМ ИХ ВЗАИМНОЙ НАГРУЗКИ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть применена в качестве схемы испытаний асинхронных двигателей, обеспечивающей взаимную нагрузку испытуемых машин и экономию электрической энергии при испытании за счет возврата электрической энергии, вырабатываемой нагрузочным генератором, и использования ее для питания нагружаемого испытуемого двигателя.
Известны схемы испытаний асинхронных двигателей, реализующие аналогичный возврат электрической энергии, вырабатываемой нагрузочным генератором в сеть, использующие помимо испытуемых дополнительные электрические машины. Недостатком данных схем является то, что помимо потерь в испытуемых машинах в схему добавляются потери в дополнительных машинах, а также повышается стоимость испытательного стенда [1, 2].
Известен аналог, состоящий из двух одинаковых двигателей включенных в общую сеть, преобразователя частоты и двух групп контакторов, каждая из которых обеспечивает возможность соединения соответствующего двигателя с сетью либо напрямую, либо через преобразователь частоты, при этом механическая связь валов двигателей выполнена посредством муфты [3].
К недостатку такой схемы можно отнести невозможность снятия механической характеристики двигателя при неизменной частоте напряжения, подаваемого на его обмотку статора от преобразователя частоты, т.к. для увеличения нагрузки двигателю необходимо увеличивать частоту питающего его напряжения, выше частоты сети. Также к недостаткам можно отнести необходимость использования дополнительной коммутационной аппаратуры и снижение коэффициента мощности потребляемой из сети схемой испытаний из-за непосредственного подключения обмотки статора нагрузочной машины в сеть.
Известен другой аналог, предложенный в [4], и состоящий из двух испытуемых асинхронных электродвигателей, подключенных к однотипным частотным преобразователям. При этом каждый преобразователь состоит из выпрямительных блоков, звеньев постоянного тока, управляемых инверторов, цепи связи по постоянному току и управляемого тормозного модуля.
Недостатком приведенного аналога является избыточность используемого оборудования: управляемых тормозных модулей, блоков сопротивлений; двух неуправляемых выпрямителей, которые получают питание от одного и того же источника питания и преобразуют электрическую энергию для питания одной системы постоянного тока; двух звеньев постоянного тока.
Прототип предлагаемой схемы испытаний 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 [5, 6].
Недостатком указанного прототипа является избыточность используемого оборудования: использование двух неуправляемых выпрямителей, которые получают питание от одного и того же источника питания и преобразуют электрическую энергию для питания одной системы постоянного тока, а также применение двух однотипных звеньев постоянного тока.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение схемы испытаний за счет исключения избыточных элементов, повышение ее надежности и уменьшение стоимости.
Указанная цель достигается за счет использования в схеме [5, 6] одного неуправляемого выпрямителя и звена постоянного тока вместо двух, что позволит упростить электрическую схему испытаний и повысить ее надежность.
На фиг. 1 показана предлагаемая схема испытаний.
Схема испытаний состоит из неуправляемого выпрямителя 1, получающего питание от трехфазной сети, звена постоянного тока 2, двух однотипных управляемых инверторов 3, двух однотипных испытуемых асинхронных двигателей 4, муфты 5, которая механически связывает между собой валы двигателей 4, позволяя их роторам вращаться с одинаковой угловой скоростью вокруг общей оси вращения.
Выход неуправляемого выпрямителя 1 подсоединен к входу звена постоянного тока 2, выход звена постоянного тока 2 подсоединен к входам двух однотипных управляемых инверторов 3, выходы двух однотипных управляемых инверторов 3 подсоединены к входам (обмоткам статора) двух однотипных испытуемых асинхронных двигателей 4, валы которых механически связаны между собой посредством муфты 5.
Схема работает следующим образом. Подведенное трехфазное напряжение поступает на вход неуправляемого выпрямителя 1, где оно преобразуется в постоянное напряжение. Постоянное напряжение с выхода неуправляемого выпрямителя 1 передается на вход звена постоянного тока 2. Постоянное напряжение с выхода звена постоянного тока 2 подается на вход управляемого инвертора 3, где оно преобразуется в переменное напряжение требуемой формы и частоты. Инвертированное напряжение далее подается на вход (обмотки статора) асинхронных двигателей 4. Валы асинхронных двигателей имеют механическую связь 5, за счет чего вращаются с одинаковой угловой частотой. Для реализации режима взаимной нагрузки необходимо с помощью управляемого инвертора 3 уменьшить частоту питающего напряжения подаваемого на один из асинхронных двигателей 4. Электродвигатель 4, получающий от управляемого инвертора 3 напряжение с меньшей частотой, переходит в генераторный режим. Электрическая энергия, вырабатываемая машиной, работающей в генераторном режиме, поступает через звено постоянного тока 2 для питания машины, работающей в режиме двигателя 4. При этом из сети потребляется электрическая энергия необходимая только на компенсацию потерь в схеме.
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, ил.
2. Патент на полезную модель Р.Ф. №31068, МПК H02K 15/00, H02P 9/00, G01R 31/34, 2003.
3. Патент на полезную модель Р.Ф. №80018, МПК G01R 31/04, 2008.
4. Патент на изобретение Р.Ф. №2433419, МПК G01R 31/34, 2010.
5. Авилов, В.Д. Математическая модель процесса испытаний асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки [Текст] / В.Д. Авилов, Д.И. Попов, А.В. Литвинов // Вестник СибАДИ. 2013. №5 (33). С. 75-81.
6. Авилов, В.Д. Оценка энергетической эффективности применения метода взаимной нагрузки при испытании асинхронных тяговых двигателей [Текст] / В.Д. Авилов, Д.И. Попов, А.В. Литвинов // Известия Транссиба. - Омск, 2013. - №3 (1). - С. 2-7.