СТЕНД ПРОВЕРКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ И ЧИСЛА ФАЗ

Полезная модель относится к области технологических устройств и может быть использована для демонстрации и получения практических навыков при проведении операции наладки преобразователей серии ПЧФ, устанавливаемых на электроподвижном составе.
Известно устройство для контроля монтажа (RU, заявка №2000109330, МПК 7 G01R 31/02, G01R 31/00), содержащее корпус, систему управления и соединенные с ней контактные элементы для подключения объекта контроля. Недостатками этого устройства являются: нумерация ячеек кодирующей матрицы, требующая перепрограммирования в соответствии с порядковыми номерами проводов проверяемого кабеля, наличие системы управления контролем монтажа, выполненной с использованием зуммера и блока питания, необходимость настройки программируемого микроконтроллера по эталонному объекту контроля и отсутствие сохранения результатов в электронной базе данных.
Известно также устройство для прозвонки многожильного кабеля (RU заявка №2001104083 А, 7 G01R 31/00, G01D 3/00), содержащее кодирующую матрицу, выполненную в виде соединенных между собой информационных шин и развязывающих диодов для обеспечения требуемой разрядности.
Недостатком этого устройства является использование средства дискретизации для получения набора отсчетов каждого из двух сигналов только для двух различных моментов времени.
Известен электрифицированный стенд для исследования электрических машин (RU заявка №2002123027 А, 7 G01R 31/00), содержащий источник питания, блок силовой с тиристорами, приводной двигатель, исследуемую электрическую машину с датчиком частоты вращения, прибор контроля частоты вращения, блок управления, переключатель режима синхронизации.
Недостатком этого устройства является использование в качестве датчика частоты вращения синхронного тахогенератора.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является стенд проверки преобразователей частоты и числа фаз СП ПЧФ-1 («Вестник ВЭлНИИ», №55, стр.198-208 научное издание ОАО «ВЭлНИИ», г.Новочеркасск, 2008 г., УДК 629.423.3:681.326.7), содержащий модуль технологических устройств для организации замкнутой системы регулирования, состоящий из блока питания, блока нагрузки, имитирующего алгоритм работы вспомогательного привода локомотива в эксплуатационных условиях, технологический образец ПЧФ, а также блок реактивной нагрузки в виде асинхронного двигателя, параметры которого контролирует электронный малогабаритный датчик частоты вращения, снабженный программным интерфейсом связи с электронным тахометром на основе секундомера типа СИ-8, входящего в состав блока индикации модуля управления, который посредством блока регулировок и коммутации связывает модуль технологических устройств с управляющим устройством посредством платы автоматизации и связанных с нею исполнительных элементов.
Недостаток прототипа - ограниченные функциональные возможности, т.к. невозможен контроль целостности электрических проводников и правильности электрического монтажа системы управления (СУ) ПЧФ после сборки или во время проведения ремонтных работ и дистанционное управление электронным секундомером СИ-8, а также невозможна регистрация и автоматизированная обработка контролируемых сигналов с сохранением данных в электронном виде.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей. Указанная задача решается тем, что в стенд, содержащий модуль технологических устройств, включающий в себя блок питания, блок нагрузки, технологический образец ПЧФ и блок реактивной нагрузки; модуль управления, включающий в себя блок регулировок, блок коммутации, блок индикации и измерений, имеющий секундомер, а также - модуль аналого-цифрового преобразователя, соединенный с управляющим устройством, оснащенный сервисной программой, причем блок нагрузки взаимодействует с блоком регулировок и блоком коммутации модуля управления, а технологический образец ПЧФ - с модулем аналого-цифрового преобразователя, введены новые существенные признаки: в модуль управления дополнительно введена панель коммутационных устройств, связанная с блоком индикации и измерений, имеющего устройство дистанционного управления электронным секундомером, а в модуль аналого-цифрового преобразователя дополнительно введены плата датчиков напряжения и адаптер ввода данных с инвертирующим усилителем, удаленные из схемы управляющего устройства с возможностью применения компьютера типа «ноутбук».
Предложенное техническое решение позволяет достичь технического результата - полной автоматизации проверки работоспособности ПЧФ в замкнутой системе регулирования с контролем сигналов входных воздействий, целостности электрических проводников и правильности электрического монтажа, отображение и сохранение данных в электронном виде.
Введение панели коммутационных устройств на основе модулей типа БКМ-1 при выполнении операций контроля электрического монтажа блоков ПЧФ сократило время ее проведения и исключило влияние человеческого фактора при проверке не только целостности электрических проводников, но и правильности их монтажа при сборке.
Дистанционное управление секундомером СИ-8 обеспечивает автоматическое измерение интервалов времени при проверке алгоритма работы СУ ПЧФ.
Применение масштабирования контролируемых сигналов посредством платы датчиков напряжения, многофункционального адаптера сбора данных и управления NI USB-6229 с платой инвертирующих усилителей автоматизирует процесс регистрации параметров ПЧФ посредством универсальной сервисной программы на основе интерактивного пользовательского интерфейса, позволяющего обрабатывать данные и хранить их в электронном виде, исключая перепрограммирование под тип испытываемого образца ПЧФ.
Замена управляющего устройства компьютером типа «ноутбук» создает рабочее место оператора, обеспечивающее мобильность и универсальность при контроле алгоритма работы ПЧФ в схеме электровоза, находящегося в помещении локомотивного депо, цеха предприятия или испытательного центра.
Предложенное техническое решение позволяет обеспечить проверку эксплуатационных параметров системы управления преобразователей ПЧФ в условиях стендовой проверки для замкнутой системы, тем самым создавая эксплуатационные режимы работы. Упрощение функций управления стендом обеспечивает возможности при обучении персонала принципам работы систем регулируемой вентиляции локомотивов переменного и постоянного тока.
Стенд представляет собой многофункциональный демонстрационный и наладочный комплекс, обеспечивающий получение знаний и умений по множеству индивидуальных профессиональных категорий. Это позволяет применять его при проведении практических занятий в центрах профессионального обучения. Предложенная полезная модель демонстрирует способы применения средств автоматизации при осуществлении технического контроля электропривода системы регулируемой вентиляции магистральных электровозов. Построенный таким образом стенд способен моделировать широкий набор реальных ситуаций, задаваемых оператором в соответствии с методикой контроля и диагностики преобразователей серии ПЧФ.
Приведенная совокупность существенных признаков, характеризующая заявленный объект, расширяет возможности контроля и исследования замкнутой системы регулирования на основе преобразователей серии ПЧФ при автоматизации формирования сигналов входных воздействий, что и позволяет решить поставленную задачу.
Анализ уровня техники показывает, что не известен стенд, которому присущи признаки, идентичные всем существенным признакам данной полезной модели. Это свидетельствует о новизне предложенного технического решения.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, т.к. может быть изготовлено в условиях серийного и единичного производства с применением различных выпускаемых серийно комплектующих, а, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг.1) - структура стенда;
Стенд проверки преобразователей частоты и числа фаз серии ПЧФ модификация СП ПЧФ-3) содержит модуль технологических устройств 1, модуль управления 2, модуль аналого-цифрового преобразователя 3, рабочее место на основе персонального компьютера типа «ноутбук» 4.
Модуль технологических устройств 1, предназначенный для питания электрической схемы стенда, обеспечения заданной нагрузки для системы управления технологического образца ПЧФ и реактивной нагрузки, имитирующей работу вспомогательного привода локомотива в эксплуатационных условиях, состоит из блока питания 5, блока нагрузки 6, технологического образца преобразователя частоты и числа фаз (ПЧФ) 7 и блока реактивной нагрузки 8.
Модуль управления 2, предназначенный для изменения входных воздействий при проверке ПЧФ, коммутации контрольных точек исследуемого объекта со стендом, измерения входных параметров и обеспечения замещения органов управления стендом средствами автоматизации, состоит из блока регулировок 9, связанного с блоком нагрузки 6 (в модуле технологических устройств 1), взаимодействующим с блоком коммутации 10, а также блок индикации и измерений 11, связанный с технологическим образцом преобразователя частоты и числа фаз (ПЧФ) 7 и взаимодействующий с панелью коммутационных устройств 12, являющейся электронным селектором, составленным из блоков коммутации типа БКМ-1, управляемых в соответствии с алгоритмом сервисного программного обеспечения при проверке целостности и правильности электрического монтажа в кассетных модулях системы управления преобразователем.
Модуль аналого-цифрового преобразователя 3 предназначен для подготовки информации об измеряемом объекте в форме, доступной для получения качественного значения измеряемой величины и отображения её средствами измерения или с помощью специализированного сервисного программного обеспечения на экране монитора управляющего устройства на основе персонального компьютера 4, который взаимодействует с платой датчиков напряжения 13 посредством многофункционального адаптера NI USB-6229 ввода данных 14, взаимодействующего с управляющим устройством. В свою очередь плата датчиков напряжения 13 взаимодействует с технологическим образцом преобразователя частоты и числа фаз (ПЧФ) 7.
Устройство работает следующим образом.
Для проверки работоспособности и контроля параметров системы преобразования частоты и числа фаз (СП ПЧЧФ) оператор с помощью внешних проводников соединяет модуль технологических устройств 1, модуль управления 2, модуль аналого-цифрового преобразователя 3 с рабочим местом оператора и персональным компьютером 4 согласно схемы путем коммутации соответствующих контактных гнезд, расположенных на боковой поверхности стенда. После включения стенда в блоке питания 5 понижают сетевое напряжение и обеспечивают гальваническую развязку цепей постоянного и переменного токов с целью исключения электрической связи испытательного напряжения, поступающего в схему модуля технологических устройств, где с помощью органов управления устанавливают необходимый его уровень воздействия на элементы блока нагрузки 6, формирующие характер воздействия образца ПЧФ 7 и блока реактивной нагрузки 8. Алгоритм работы системы управления преобразователем ПЧФ стенда задается соответствующими элементами в блоке регулировок 9 и с помощью тумблеров изменения режимов в модуле коммутации 10. Контроль работоспособности ПЧФ осуществляется средствами измерений в блоке индикации и измерений 11. При выполнении проверки целостности и правильности электрического монтажа в ПЧФ используют панель коммутационных устройств 12. При этом подключение к контрольным точкам стенда контрольно-измерительных приборов и осциллографа обеспечивают галетные переключатели типа ПГК, а в автоматизированном режиме - плата датчиков напряжения 13 и адаптер ввода данных 14. В процессе работы преобразователя правильность выполнения алгоритма индицируется светоизлучающими диодами блока индикации и измерений 11. Интервалы времени между этапами в алгоритме ПЧФ отображает электронный секундомер, а текущее значение частоты вращения электродвигателя-имитатора - электронный тахометр, входящий в блок индикации и измерений. В случае необходимости регулировки параметров СУ ПЧФ выполнение алгоритма работы останавливается соответствующими тумблерами в модуле коммутации 10 и производится наладка кассетных блоков. В автоматизированный режим стенд переводится тумблером в блоке модуля управления 2. При этом штатный процесс работы преобразователя 7 прерывается, все органы управления устанавливают в исходное состояние. Компьютер 4, взаимодействуя с модулем аналого-цифрового преобразователя 3 стенда посредством сервисного программного обеспечения, регистрирует параметры, поступающие через панель коммутационных устройств 12 модуля управления 2 по каналу связи от адаптера ввода данных 14. Стенд позволяет изменять свою структуру, обеспечивая этим выполнение множество других исследовательских работ.