СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ МЕТОДОМ ИХ ВЗАИМНОЙ НАГРУЗКИ
BACK-TO-BACK TEST METHOD FOR ASYNCHRONOUS MOTORS

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам испытания асинхронных электродвигателей переменного тока.
Необходимость использования такого изобретения связана не только с испытанием электрических машин при их производстве, но и после ремонтов в процессе их эксплуатации. Например, в настоящее время на тепловозах, электровозах и электропоездах, вместо тяговых электродвигателей постоянного тока, внедряют асинхронные электродвигатели в комплекте с частотными преобразователями, эксплуатация которых требует их испытания после текущих и капитальных видов ремонта.
В настоящее время для испытания асинхронных электродвигателей используют стенды, содержащие непосредственное нагружение испытуемого электродвигателя, механически связанного с нагрузочным генератором [1]. Недостатками такого способа испытаний являются значительные потери энергии при гашении ее на активную нагрузку, исключение возможности вариаций испытаний при различных частотах вращения ротора и ограничение количества одновременно испытуемых электродвигателей.
Наиболее близкими к заявленному изобретению являются стенды, обеспечивающие взаимную нагрузку асинхронных машин [2]. Такие стенды состоят из двух механических сопряженных асинхронных машин, одна из которых работает в режиме электродвигателя, а другая - генератора. Однако такое техническое решение неприемлемо для испытания асинхронных электродвигателей в широком диапазоне мощностей и частот вращения ротора.
Цель настоящего изобретения заключается в возможности испытания асинхронных электродвигателей методом их взаимной нагрузки при различных частотах вращения роторов.
Такая цель достигается путем подключения механически сопряженных асинхронных электродвигателей к однотипным частотным преобразователям с общим звеном постоянного тока, далее посредствам частотных преобразователей производится плавный пуск электродвигателей до испытуемой частоты вращения и при таком режиме в цепи одного из двигателей снижают частоту питающего напряжения на 2-4 Гц, и в цепь звена постоянного тока частотного преобразователя, в котором снижена частота питающего напряжения, кратковременно в течение 1-2 с подключают активную нагрузку в виде блока сопротивлений, обеспечивающих гашение энергии в приделах 20-25% от номинальной мощности электродвигателя, тем самым обеспечивается устойчивость системы самовозбуждения и, как следствие, этот двигатель переходит в режим генератора, который через цепь общего звена постоянного тока передает энергию к сопряженному электродвигателю. При необходимости смена режимов работы сопряженных электродвигателей производится по изложенной выше последовательности.
В упрощенном варианте схемы подключения испытуемых асинхронных электродвигателей 1, 2 к однотипным частотным преобразователям 3, 4 приведены на фиг.1 и фиг.2. При этом каждый преобразователь состоит из выпрямительных блоков 5, 6, звеньев постоянного тока 7, 8, управляемых инверторов 9, 10, цепи связи по постоянному току 11 и управляемого тормозного модуля 12. После подключения испытуемых электродвигателей 1, 2 к частотным преобразователям 3, 4 включают общий рубильник Р трехфазной цепи и автоматические выключатели АВ1 и АВ2. Далее посредством управляемых инверторов 9, 10 плавно повышают частоту вращения двигателей до необходимых значений и затем, например, для перевода электродвигателя 1 в режим генератора (см. фиг.1) в цепи его питания посредством управляемого инвертора 9 снижают частоту напряжения на 2-4 Гц и кратковременно в течение 1,5-2 с через управляемый тормозной модуль 12 подключают активную нагрузку в виде блока сопротивлений 13. С этого момента электродвигатель 1 переходит в режим генератора, который через цепь 11 передает энергию к сопряженному электродвигателю 2.
Вариант перевода электродвигателя 2 в режим генератора показан на фиг.2. При этом смена режимов работы электродвигателей 1, 2 производится по изложенной выше последовательности.
Пределы изменения частоты питающего напряжения на 2-4 Гц и времени подключения активной нагрузки в течение 1,5-2 с экспериментально получены на опытной установке для испытания асинхронных тяговых электродвигателей типа ML3844K/4, которые используются в электропоездах станций метро.
В качестве дополнения следует отметить, что вначале производятся обкаточные испытания без нагрузки при различных частотах вращения роторов электродвигателей, а затем в режимах взаимной нагрузки при частотах вращения роторов в соответствии технической документацией испытания двигателей. При этом режимы взаимной нагрузки электродвигателей меняют за счет разности частот питающих напряжений.
Эффективность способа испытания асинхронных электродвигателей достигается за счет сокращения энергозатрат до 70-75%, так как потребляемая мощность при испытаниях снижается и составляет всего 25-30% от номинальной мощности электродвигателя, и при этом эффективность также достигается за счет возможности проведения испытаний под нагрузкой при различных частотах вращения электродвигателей.
Источники информации
1. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. - Л.: Энергоиздат, Ленинградское отд-е, 1984, с.384-385.
2. Патент на полезную модель РФ №80018, кл. G01R 31/04, 2008 г.