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 их испытании.
В настоящее время известны схемы испытаний асинхронных двигателей, реализующие возврат электрической энергии в сеть или обратно испытуемому двигателю.
Так одна из схем, обеспечивающих возврат электрической энергии, состоит из двух машин переменного тока, одной из которых является асинхронная машина. Обе машины переменного тока подключены к сети и каждая из них механически связана с машинами постоянного тока, которые электрически связанных между собой [1].
Еще одна схема, обеспечивающая возврат электрической энергии, состоит из испытуемого двигателя, нагрузочной машины, агрегата, в состав которого входят гонный двигатель, синхронный генератор, машина двойного питания, преобразовательное устройство [2].
Недостатком приведенных схем является необходимость использования дополнительных электрических машин.
Известна полезная модель, состоящая из двух одинаковых двигателей включенных в общую сеть, и механически связанных друг с другом, преобразователя частоты и двух групп контакторов, каждая из групп контакторов обеспечивает возможность соединения соответствующего двигателя с сетью либо напрямую, либо через преобразователь частоты, при этом механическая связь валов двигателей выполнена посредством муфты [3].
Приведенная схема реализует режим взаимной нагрузки испытуемых асинхронных машин. К недостаткам такой схемы можно отнести: необходимость использования дополнительной коммутационной аппаратуры; работа машины, переходящей в режим генератора, непосредственно на сеть; реализация режима взаимной нагрузки осуществляется при подаче напряжения питания с частотой, выше частоты сети, что ограничивает диапазон регулирования нагрузки.
Прототипом предлагаемой полезной модели является схема, предложенная в [4], и состоящая 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 описанного устройства является избыточность используемого оборудования: управляемых тормозных модулей, блоков сопротивлений. Назначение тормозных модулей и блоков сопротивлений состоит в обеспечении гашения избыточной энергии, которая накапливается в звене постоянного тока, при торможении двигателей. При реализации метода взаимной нагрузки по предлагаемой схеме, вырабатываемая генератором электрическая энергия передается испытуемому двигателю за счет электрической связи звеньев постоянного тока, таким образом, необходимость в применении такого оборудования отсутствует. Наличие данного оборудования приводит к дополнительным потерям мощности в схеме, усложнению системы управления, а также общему снижению надежности схемы.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение схемы испытаний и, вследствие этого, процесса испытаний асинхронных двигателей с сохранением высокой энергоэффективности.
Указанная цель достигается за счет исключения управляемых тормозных модулей и блоков сопротивлений из схемы испытаний. Возможность реализации режима взаимной нагрузки при испытании асинхронных двигателей возможна без использования тормозных резисторов и модулей. Полученные выводы были полностью подтверждены экспериментально [5].
На фиг. 1 показана предлагаемая схема испытаний.
Схема испытаний состоит из двух однотипных преобразователей частоты 1, получающих питание от трехфазной сети, двух однотипных испытуемых асинхронных двигателей 6, механически связанных между собой посредством муфты 7 и получающих питание от преобразователей частоты 1. Преобразователи частоты 1, используемые в схеме испытаний, состоят из неуправляемых выпрямителей 2, звеньев постоянного тока 3 и управляемых инверторов 4. Связь преобразователей частоты 1 реализуется с помощью шины постоянного тока 5, соединяющей звенья постоянного тока 3 частотных преобразователей 1.
Схема работает следующим образом. Подведенное трехфазное напряжение поступает к неуправляемым выпрямителям 2, где оно преобразуется в постоянное напряжение, инвертируется с помощью управляемых инверторов 4 в переменное напряжение, требуемой амплитуды и частоты и подается для питания испытуемых асинхронных двигателей 6. Для реализации режима взаимной нагрузки необходимо уменьшить частоту вращения магнитного поля на одном из асинхронных двигателей 6 по сравнению с частотой вращения вала: разогнав двигатели 6 на холостом ходу до определенной частоты вращения, снизить частоту питающего напряжения на одном из частотных преобразователей 1. Электродвигатель 6, получающий напряжение от преобразователя 1 с меньшей частотой, переходит в генераторный режим. Вырабатываемая генератором 6 электрическая энергия поступает в звено постоянного тока 3 преобразователя частоты 1, питающего генератор 6, и далее по шине постоянного тока 5 поступает в звено постоянного тока 3 преобразователя частоты 1, который осуществляет питание испытуемого двигателя 6.
н
Апробация данной схемы была выполнена на физической модели с использованием асинхронных двигателей АДМ71В4У2, 750 Вт, 2p=4, n=1350 об/мин [5]. При этом для реализации режима взаимной нагрузки, при которой один из двигателей переходит в генераторный режим, достаточно было снизить частоту питающего напряжения всего на 1 Гц. Тем самым, предлагаемая схема испытаний реализует режим взаимной нагрузки без применения дополнительных блоков сопротивлений.
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 G01R 31/34, 2010.
5. Авилов, В.Д. Физическая модель испытательной станции асинхронных тяговых двигателей с использованием метода взаимной нагрузки / В.Д. Авилов, В.Т. Данковцев, Д.И. Попов, А.В. Литвинов // Инновационные проекты и новые технологии для транспортного комплекса. Четвертая научно-практическая конференция, посвященная Дню российской науки и 110-летию ОмГУПСа (8 февраля 2012 г.) / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. С. 69-73.