УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно, к устройствам, предназначенным для электрических испытаний и может быть использована для экспериментальных исследований аварийных режимов работы вентильного двигателя.
Известен учебно-лабораторный стенд для исследования электромагнитных и электромеханических процессов двигателей переменного тока в установившихся и переходных режимах. (Стенд производства «Энергопрайм» http://www.energoprime.ru/doc/stend.pdf), выбранный в качестве прототипа, содержащий механически связанные между собой асинхронный двигатель и вентильный двигатель с постоянными магнитами на роторе, датчик положения ротора, встроенный в конструкцию вентильного двигателя, датчик скорости, установленный на вал асинхронного двигателя, блок выключателей, два независимых преобразователя частоты и два пульта управления для управления работой соответственно асинхронного и вентильного двигателей. Каждый преобразователь частоты связан со своим пультом управления электрическими каналами. Оба преобразователя частоты подключены к персональному компьютеру. Оба преобразователя частоты связаны между собой каналом связи.
С помощью этого стенда невозможно проводить испытания и исследования аварийных неполнофазных режимов работы вентильного двигателя из-за отсутствия блоков, обеспечивающих алгоритмы управления работой вентильного двигателя в неполнофазных режимах.
Задачей полезной модели является проведение испытаний и исследований аварийных неполнофазных режимов работы вентильного двигателя.
Поставленная задача решена за счет того, что установка для исследований аварийных режимов работы вентильного двигателя, также как в прототипе, содержит трехфазный вентильный двигатель, совмещенный датчик положения ротора и скорости, источник стабилизированного напряжения.
Согласно полезной модели каждая фаза обмотки статора вентильного двигателя подключена к соответствующему датчику тока, который подключен к соответствующему программируемому источнику тока фаз, каждый из которых соединен с источником стабилизированного напряжения переменного тока через четвертый датчик тока. Вал вентильного двигателя соединен с совмещенным датчиком положения и скорости. К якорной обмотке машины постоянного тока через пятый датчик тока подключен нагрузочный резистор с изменяющимся сопротивлением. Выходы всех датчиков тока, совмещенный датчик положения и скорости, выводы программируемых источников тока фаз, блок управления аварийным двухфазным режимом, источник стабилизированного напряжения подключены к регистратору параметров работы электропривода. Вентильный двигатель и машина постоянного тока соединены через муфту и установлены на монтажную раму. Программируемые источники тока фаз, блок управления аварийным двухфазным режимом, совмещенный датчик положения и скорости через шину подключены к микроконтроллеру.
Заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом позволяет проводить испытания как номинальных, так и аварийных и неполнофазных режимов работы вентильного двигателя.
На фиг. 1 представлена функциональная схема установки для исследований аварийных режимов работы вентильного двигателя.
На фиг. 2 представлена функциональная схема блока управления аварийным двухфазным режимом.
Установка для исследований режимов работы вентильного двигателя содержит вентильный двигатель 1 (ВД), каждая фаза обмотки статора которого подключена к соответствующему датчику тока 2, 3, 4, который подключен к соответствующему программируемому источнику тока фаз 5 (ПИТ А), 6 (ПИТ Б), 7 (ПИТ С), каждый из которых соединен с источником стабилизированного напряжения 8 (ИСН) переменного тока через датчик тока 9. На валу вентильного двигателя 1 (ВД) установлен совмещенный датчик положения и скорости 10 (ДП/ДС). К якорной обмотке машины постоянного тока 11 (МПТ) подключен датчик тока 12. Через датчик тока 12 параллельно к машине постоянного тока 11 (МПТ) подключен нагрузочный резистор 13 с изменяющимся сопротивлением. Выходы датчиков тока 2, 3, 4, 9, 12, совмещенного датчика положения и скорости 10 (ДП/ДС), выводы программируемых источников тока фаз 5 (ПИТ А), 6 (ПИТ Б), 7 (ПИТ С), источник стабилизированного напряжения импульсного типа 8 (ИСН), блок управления аварийным двухфазным режимом 14 (БУАР) подключены к регистратору параметров работы электропривода 15 (РПРЭ). Вентильный двигатель 1 (ВД) и машина постоянного тока 11 (МПТ) соединены через муфту 16 и установлены на монтажную раму (не показана). Программируемые источники тока фаз 5 (ПИТ А), 6 (ПИТ Б), 7 (ПИТ С), блок управления аварийным двухфазным режимом 14 (БУАР), совмещенный датчик положения и скорости 10 (ДП/ДС) через шину подключены к микроконтроллеру 17 (МК).
Блок управления аварийным двухфазным режимом 14 (БУАР) содержит триггер Шмитта 18 (фиг. 2), подключенный к выводам питания ±5 В. К положительному выводу питания и к входу триггера Шмитта 18 подключен резистор 19. К отрицательному выводу питания и к входу триггера Шмитта 18 подключен конденсатор 20. Вход триггера Шмитта 18 связан с переключателем 21, подключенным параллельно конденсатору 20.
Триггер Шмитта 18 связан с регистратором параметров работы электропривода 15 (РПРЭ) и микроконтроллером 17 (МК).
В качестве вентильного двигателя 1 (ВД) можно использовать синхронный электродвигатель ДСТ-0.18 по схеме с развязанными фазами на основе трех однофазных преобразовательных ячеек с питанием от источника стабилизированного напряжения. В качестве машины постоянного тока 11 (МПТ) может быть использован высокомоментный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов типа 1ПИ 12.11. В качестве датчиков тока 2, 3, 4, 9, 12 использованы стандартные датчики с гальванической развязкой, например, модули ЛЕМ типа LA 25-NP. Совмещенный датчик положения и скорости 10 выполнен на базе фотоэлектрического датчика типа BE-178 А. В качестве регистратора параметров работы электропривода 15 (РПРЭ) может быть использован измерительно-вычислительный комплекс MIC-400. Программируемые источники тока 5 (ПИТ А), 6 (ПИТ Б), 7 (ПИТ С) выполнены на мостовых инверторах с высокочастотной широтно-импульсной модуляцией.
Α
Β
C
A
B
C
BX
S
BX
S
Аналоговые значения фазных токов Ι, Ι, I от датчиков тока 2, 3, 4 и напряжений U, U, U от источников тока 5 (ПИТ А), 6 (ПИТ Б), 7 (ПИТ С) поступают в регистратор параметров работы электропривода 15 (РПРЭ). Источник стабилизированного напряжения импульсного типа 8 (ИСН) обеспечивает на выходе напряжение U и отдает в нагрузку суммарный потребляемый ток I вентильного двигателя 1 (ВД), который контролируется датчиком тока 9. Значения U и I поступают в регистратор параметров работы электропривода 15 (РПРЭ). Совмещенный датчик положения и скорости 10 (ДП/ДС) обеспечивает получение в микроконтроллере 17 (МК) цифровых значений угла положения вала двигателя α в виде 12-разрядного кода на один оборот и частоты вращения двигателя ω. Коды положения и частоты вращения передаются в виде аналоговых сигналов α, ω в регистратор параметров работы элетропривода (РПРЭ). Момент нагрузки вентильного двигателя 1 (ВД) создается машиной постоянного тока 11 (МПТ) при изменении сопротивления нагрузочного резистора 13 с изменяющимся сопротивлением. Датчик тока 12 измеряет ток нагрузки I, который пропорционален моменту на валу вентильного двигателя 1 (ВД). Сигнал I от датчика тока 12 поступает в регистратор параметров работы электропривода 15 (РПРЭ). Блок управления аварийным двухфазным режимом 14 (БУАР) обеспечивает аварийный обрыв фазы С с помощью переключателя 21, а при помощи триггера Шмитта 18 формируется бит отказа, который запускает алгоритм восстановления в микроконтроллере 17 (МК), тем самым осуществляется переход с 3-х фазного на 2-х фазный режим работы вентильного двигателя 1 (ВД). От триггера Шмитта 18 в регистратор параметров работы электропривода 15 (РПРЭ) поступает сигнал 3ф/2ф для определения момента перехода с трехфазного на двухфазный режим работы при последующей обработке.
Таким образом, в зависимости от запущенного алгоритма управления, заложенного в микроконтроллер 17 (МК), возможна имитация аварийной неконтролируемой ситуации, при которой алгоритм восстановления не активизирован, или аварийной ситуации с активизированным алгоритмом восстановления по сигналу наличия бита отказа.