УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам предназначенным для электрических испытаний и может быть использована для экспериментальных исследований режимов работы вентильно-индукторного электропривода.
Известен учебно-лабораторный стенд для изучения электрических машин и электроприводов (RU 2473921 C1, МПК G01R 31/34 (2006.01), опубл. 27.01.2013), выбранный в качестве прототипа, содержащий тормозное устройство, электрические машины переменного и постоянного тока, размещенные на монтажной раме, муфту, фотоэлектрический датчик угла поворота вала и блок управления, электрических измерений и индикации, состоящий из датчиков силы тока с аналоговыми выходами, источников электропитания, пульта управления наборного поля с клеммами, жидкокристаллического индикатора и комплекта соединительных проводов. Испытываемые электромашины переменного и постоянного тока соединены между собой выходными валами через промежуточные редукторы и муфту. Выходы инверторов подключены к обмоткам электрической машины переменного тока, а их входы - к двум выходам микроконтроллера. Выход широтно-импульсного модулятора подключен к обмотке электрической машины постоянного тока, а его вход - к третьему выходу микроконтроллера.
С помощью этого стенда невозможно проводить испытания и исследования режимов работы вентильно-индукторного электропривода.
Задачей полезной модели является проведение испытаний и исследований возможных режимов работы вентильно-индукторного электропривода.
Поставленная задача решена за счет того, что установка для исследований режимов работы вентильно-индукторного электропривода, также как в прототипе, содержит машину постоянного тока, размещенную на монтажной раме, муфту, датчики тока, датчик углового положения ротора и блок электрических измерений и управления, при этом первый датчик тока подключен к машине постоянного тока.
Согласно полезной модели машина постоянного тока через муфту соединена с вентильно-индукторным двигателем, один конец вала которого соединен с датчиком положения вала ротора. К каждой фазе вентильно-индукторного двигателя подключен соответствующий датчик тока, соединенный с соответствующим силовым управляемым ключом. Все силовые управляемые ключи подключены к отрицательному выводу источника однополярного питания постоянного тока. Параллельно каждому силовому ключу подключен соответствующий диод обратного тока. Каждая фаза вентильно-индукторного двигателя подключена к положительному выводу источника однополярного питания постоянного тока. К якорной обмотке машины постоянного тока через первый датчик тока параллельно подключен нагрузочный резистор с изменяющимся сопротивлением, параллельно которому подключен датчик напряжения. Все датчики тока, датчик напряжения и датчик углового положения ротора, управляющие выводы всех силовых ключей подключены к блоку электрических измерений и управления.
Наличие в установке вентильно-индукторного двигателя с управлением по контуру положения ротора, а также с управлением на основе анализа фазных токов блоком электрических измерений и управления, при помощи последовательной коммутации фаз силовыми управляемыми ключами собратными диодами, позволяет проводить исследования вентильно-индукторного электропривода в номинальных режимах работы. Основываясь на конструктивных особенностях вентильно-индукторного двигателя с независимым возбуждением, при помощи алгоритмов управления, запрограммированных в блок электрических измерений и управления, возможно проводить исследования работы вентильно-индукторного электропривода в неполнофазных и аварийных режимах работы.
Заявляемое техническое решение, по сравнению с прототипом, позволяет проводить испытания как номинальных, так и аварийных и неполнофазных режимов работы вентильно-индукторного электропривода.
На фиг. 1 представлена функциональная схема установки для исследований режимов работы вентильно-индукторного электропривода.
Установка для исследований режимов работы вентильно-индукторного электропривода содержит вентильно-индукторный двигатель 1 (ВИД), каждая фаза обмотки статора которого подключена к соответствующему датчику тока 2, 3, 4, который подключен к соответствующему силовому ключу 5, 6, 7. Параллельно каждому силовому ключу 5, 6, 7 соответственно подключены диоды обратного тока 10, 11, 12. Каждая фаза статорной обмотки вентильно-индукторного двигателя 1 (ВИД) подключена к положительному выводу 8 однополярного источника питания и через силовые ключи 5, 6, 7 к отрицательному выводу 9 однополярного источника питания. Вал вентильно-индукторного электродвигателя 1 (ВИД) соединен с датчиком углового положения ротора 13 (ДП). К якорной обмотке машины постоянного тока 14 (МПТ) подключен датчик тока 15. Через датчик тока 15 к машине постоянного тока 14 (МПТ) параллельно подключен нагрузочный резистор 16 с изменяющимся сопротивлением, параллельно которому подключен датчик напряжения 17 (ДН). Выходы датчиков тока 2, 3, 4, 15, напряжения 17 (ДН) и углового положения ротора 13 (ДП), управляемые силовые ключи 5, 6, 7 подключены к блоку электрических измерений и управления 18 (БИУ). Вентильно-индукторный двигатель 1 (ВИД) и машина постоянного тока 14 (МПТ) соединены через муфту 19 и установлены на монтажную раму (не показана).
В качестве вентильно-индукторного двигателя 1 (ВИД) можно использовать, например, трехфазный вентильно-индукторный электродвигатель ВИД80-1,1УХЛ. В качестве машины постоянного тока 14 (МПТ) использован высокомоментный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов типа 1ПИ 12.11. В качестве датчиков тока 2, 3, 4, 15 могут быть использованы стандартные датчики с гальванической развязкой, например, модули ЛЕМ типа LA 25-NP. Датчик углового положения ротора 13 (ДП) может быть любого типа с аналоговым или цифровым выходом, например, BE 178А. В качестве датчика напряжения 17 (ДН) может быть использован датчик измерения постоянного и переменного напряжения ДНХ. В качестве полностью управляемых ключей 5, 6, 7 могут быть использованы высокоскоростные IGBT транзисторы DuoPACK с обратным EmCon диодом серии Fast IGBT. В качестве блока электрических измерений и управления 18 (БИУ) может быть использован измерительно-вычислительный комплекс MIC-300.
Фазы обмоток статора исследуемого вентильно-индукторного двигателя 1 (ВИД) подключают к выводам источника однополярного питания постоянного тока 8, 9. Силовые ключи 5, 6, 7 работают в импульсном режиме, производя последовательную коммутацию фаз электродвигателя. Датчики тока 2, 3, 4 фиксируют значения статорных токов вентильно-индукторного двигателя 1 (ВИД). Датчик углового положения ротора 13 (ДП) фиксирует текущее положение вала ротора вентильно-индукторного двигателя 1 (ВИД). Датчик напряжения 17 (ДН) фиксирует напряжение на выводах машины постоянного тока 14 (МПТ), а датчик тока 15 - силу тока, протекающего по ее якорной обмотке. Данные с датчиков тока 2, 3, 4, 15, датчика напряжения 17 (ДН), датчика углового положения ротора 13 (ДП) поступают в блок электрических измерений и управления 18 (БИУ). С помощью резистора 16 с изменяющимся сопротивлением, изменяют нагрузку машины постоянного тока 14 (МПТ), изменением активных сопротивлений, обеспечивая этим регулирование момента нагрузки вентильно-индукторного двигателя 1 (ВИД). На основе полученных данных блок электрических измерений и управления 18 (БИУ) производит построение механических и электромеханических характеристик для различных режимов работы вентильно-индукторного двигателя 1 (ВИД). Блок электрических измерений и управления 18 (БИУ) при исследовании аварийного режима вырабатывает статический или импульсный сигнал на отключение силового ключа, например 5. Вентильно-индукторный двигатель 1 (ВИД) переходит в аварийный режим работы. На основе данных, поступающих в блок электрических измерений и управления 18 (БИУ) с датчиков тока 2, 3, 4, 15, напряжения 17 (ДН), углового положения ротора 13 (ДП), с блока электрических измерений и управления 18 (БИУ) подают соответствующие управляющие сигналы на силовые ключи 5, 6, 7, и производят построение электромеханических и механических характеристик вентильно-индукторного двигателя 1 (ВИД) в аварийном режиме работы.