АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для исследования и испытания частотно-регулируемых электроприводов в условиях переменных нагрузок и частот вращения.
Аналогом является стенд для исследования и испытания электроприводов (Патент на изобретение RU 2442995, МПК G01R 31/34, 20.02.2012)., содержащий электромагнитный модуль, пускозащитную аппаратуру, измерительные датчики.
Прототипом является автоматизированный стенд для исследования и испытания электроприводов (Патент на полезную модель RU 122781, МПК G01R 31/34, 10.12.2012), содержащий 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.
Основным недостатком аналога и прототипа являются низкие функциональные возможности, так как известные устройства не предусматривают возможность проверки правильности функционирования преобразователя частоты по выходной частоте.
Задачей полезной модели является разработка автоматизированного стенда для исследования и испытания частотно-регулируемых электроприводов, в котором устранен основной недостаток аналога и прототипа.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей стенда за счет обеспечения возможности проверки правильности функционирования преобразователя частоты по выходной частоте.
Технический результат достигается тем, что автоматизированный стенд для исследования и испытания частотно-регулируемых электроприводов, содержащий преобразователь частоты, нагружающее устройство, комплект пускозащитной аппаратуры, бесконтактные датчики тока, включенные в фазы испытуемого двигателя и соединенные с аналого-цифровым преобразователем, подключенным к персональному компьютеру, дополнительное нагружающее устройство, выполненное в виде двигателя постоянного тока независимого возбуждения с тиристорным преобразователем, вал которого жестко связан с валом испытуемого двигателя, причем направление вращения вала двигателя постоянного тока установлено встречно направлению вращения вала испытуемого двигателя, согласно настоящей полезной модели, дополнительно содержит датчик частоты вращения и тахометр, при этом датчик частоты вращения, подключенный к испытуемому двигателю, соединен через тахометр с аналого-цифровым преобразователем, а преобразователь частоты подключен персональному компьютеру.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена блок-схема предлагаемого автоматизированного стенда для исследования и испытания частотно-регулируемых электроприводов.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - испытуемый электродвигатель переменного тока
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,
14 - датчик частоты вращения,
15 - тахометр.
Автоматизированный стенд для исследования и испытания частотно-регулируемых электроприводов содержит преобразователь частоты 2, нагружающее устройство 3, комплект пускозащитной аппаратуры, состоящий из последовательно соединенных трехфазного рубильника 10, автоматического выключателя 11, магнитного пускателя 12 и устройства защиты 13. бесконтактные датчики тока 7 и 8, установленные на выходных фазах преобразователя частоты и соединенные с аналого-цифровым преобразователем 5, подключенным к персональному компьютеру 6, дополнительное нагружающее устройство 4, выполненное в виде двигателя постоянного тока независимого возбуждения с тиристорным преобразователем 9, вал которого жестко связан с валом испытуемого двигателя 1, причем направление вращения вала двигателя постоянного тока установлено встречно направлению вращения вала испытуемого двигателя 1.
Электрическое соединение автоматизированного стенда с испытуемым электродвигателем осуществляется при помощи силового кабеля, подключенного к выходам преобразователя частоты и к входным клеммам фазных обмоток электродвигателя.
Предлагаемое устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит датчик частоты вращения 14 и тахометр 15.
Датчик частоты вращения 14, подключенный к испытуемому двигателю 1, соединен через тахометр 15 с аналого-цифровым преобразователем 5.
Преобразователь частоты 2 подключен персональному компьютеру 6.
Предлагаемый стенд обеспечивает возможность проверки правильности функционирования преобразователя частоты по выходной частоте.
Работа автоматизированного стенда для исследования и испытания частотно-регулируемых электроприводов осуществляется следующим образом.
Испытуемый 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 9) 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). Силовым кабелем соединяют преобразователь частоты 2 с испытуемым двигателем 1, соблюдая чередование фаз. На двух фазах этого кабеля, подключенных к выходам преобразователя частоты, устанавливают два бесконтактных датчика тока 7 и 8, соединенные с аналого-цифровым преобразователем 5, который, в свою очередь соединен с персональным компьютером 6. Датчик частоты вращения 14 устанавливают на испытуемый двигатель 1. Кроме того, датчик частоты вращения 14 соединяют с тахометром 15, который подключается к персональному компьютеру 6. Преобразователь частоты 2 посредством открытого коммуникационного протокола Modbus через последовательные линии связи RS-485 подключается к персональному компьютеру 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 двигателя 1 задается нагружающим устройством 3, выполненным в виде механического тормоза, установлением необходимого момента сопротивления микрометрическим винтовым зажимом. Нагружающее устройство 3 позволяет имитировать статическую либо импульсно-переменную нагрузку вплоть до полного затормаживания вала испытуемого двигателя 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 двигателя, управляется от тиристорного преобразователя 9 и служит для создания динамических нагрузок.
Посредством кнопки «Start» на передней панели преобразователя частоты 2 на испытуемый двигатель 1 подается трехфазное напряжение, приводящее вал испытуемого двигателя во вращение с заданной частотой, установленной на преобразователе частоты 2. Информация о состоянии преобразователя частоты 2 посредствам протокола Modbus в режиме реального времени передается на персональный компьютер 6, который служит устройством управления стенда. Информация выводится на экран.
По команде оператора программой, установленной на персональном компьютере 6, производится обращение к тахометру 15. Информация о текущей частоте вращения вала двигателя, полученная с тахометра 15 по данным датчика частоты вращения 14, оцифровывается аналого-цифровым преобразователем 5 и передается персональному компьютеру 6, где осуществляется сравнение заданного и измеренного значений частоты вращения вала двигателя.
Также по команде оператора программой, установленной на персональном компьютере 6, в течение необходимого и достаточного времени производится обращение к тахометру 15 и 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 двигателя 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 двигателя 1 и прогнозируемое время отказа при различных типах и величинах нагрузки на валу.
Автоматизированный стенд позволяет проводить испытания частотно-регулируемых электроприводов 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.
Использование предложенной полезной модели позволит расширить функциональные возможности автоматизированного стенда для исследования и испытания электроприводов при различных нагрузках за счет возможности проверки правильности функционирования преобразователя частоты по выходной частоте вращения вала двигателя.