Устройство для испытания преобразователей частоты

Предлагаемое техническое решение относится к испытательной технике, предназначенной для проверки характеристик макетов и опытных образцов управляющих преобразователей частоты.
Известен стенд с электромагнитным нагрузочным модулем для исследования и испытания электроприводов (RU 2442995 от 26.01.2010, заявка 2010102148/28, класс МПК G01R 31/34). Нагрузочный модуль в заявленном техническом решении содержит закрепленный на первичном валу стальной диск и тормозящий диск с электромагнитной системой, содержащей восемь электромагнитов, расположенных симметрично по окружности тормозящего диска. Вторичный поворотный вал нагрузочного модуля, закрепленный на стойке, имеет откалиброванный противовес и измерительную шкалу с указателем момента сопротивления, а также датчик угла поворота. Электродвигатель снабжен термодатчиком, имеющим световой и звуковой индикаторы и закрепленным в торце нижней части полого болта, устанавливаемого в гнезде рым-болта корпуса электродвигателя. Термодатчик соединен с магнитным пускателем. Магнитный пускатель соединен со счетчиком импульсов, имеющим таймер. Стенд снабжен электросчетчиком и регулятором напряжения. Датчики и электросчетчик соединены с осциллографом, имеющим связь с персональным компьютером. Рама снабжена комплектом промежуточных платформ различной высоты с отверстиями и пазами для крепления электродвигателей с различной высотой оси вращения и различными установочными размерами.
Недостатком является сложная конструкция технического решения, где момент контролируется системой из откалиброванного противовеса и измерительной шкалы, а проведение испытания проводится на электромоторе, при этом в качестве нагрузки используется восемь электромагнитов на тормозящем диске, что может влиять на ранний износ оборудования и выхода техники из строя. Кроме того, отсутствует возможность автоматического управления, что влияет на функциональное удобство использования стенда для испытуемых моделей.
Известен стенд проверки преобразователей частоты и числа фаз (RU 108854 от 03.05.2011, заявка №2011117733, МПК G01R 31/34). Стенд, содержит 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 и блок индикации и измерений, имеющий секундомер, а также - модуль аналого-цифрового преобразователя, соединенный с управляющим устройством, оснащенным 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 для возможности применения компьютера типа «ноутбук».
Недостатком заявленного стенда является отсутствие возможности измерять и задавать необходимые значения нагрузки для испытуемого преобразователя частоты, отсутствие возможности использования синхронных и асинхронных двигателей различной мощности. Кроме того, отсутствует возможность автоматического управления, что влияет на функциональное удобство использования стенда для испытуемых моделей.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства, представляющего собой нагрузочную систему для исследования и испытания преобразователей частоты, с возможностью автоматического управления регистрацией параметров измеряемых преобразователей частоты, с возможностью измерения и задавания необходимых значений нагрузки, с достижением технического результата, заключающегося в повышении достоверности результатов испытаний при одновременном расширении области применения.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство для испытания преобразователей частоты включает электродвигатель, выполненный с возможностью подключения к нему испытываемого преобразователя частоты, и соединенный с ним электромеханический тормоз, снабженный датчиком крутящего момента и датчиком скорости, связанными с блоком управления питанием, выполненным с возможностью подключения к нему ЭВМ и соединенным с блоком питания электромеханического тормоза, который связан с электромеханическим тормозом и блоком управления питанием, причем блок управления питанием выполнен с возможностью автоматического поддержания нагрузки на электродвигателе с помощью блока питания электромеханического тормоза.
Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что электродвигатель снабжен датчиком обратной связи.
Таким образом, за счет совокупности признаков заявляемой полезной модели удалось повысить достоверность результатов испытаний при одновременном расширении области применения, поскольку реализована возможность проверки и контроля параметров макетов и опытных образцов преобразователей частоты в ходе их производства, наладки и испытаний, а также возможность контроля величины задаваемой нагрузки путем автоматического задания различных величин нагрузки для установленного электродвигателя.
Более подробно заявляемое техническое решение описано с помощью чертежей и нижеследующего описания:
На Фиг. 1 представлена блок схема заявляемого устройства.
На Фиг. 2 представлен пример реализации нагрузочной системы с установленным двигателем (вид сбоку).
На Фиг. 3 представлен пример реализации нагрузочной системы с установленным двигателем (вид спереди).
Устройство для испытания преобразователей частоты (Фиг. 1-3) включает электродвигатель 1, выполненный с возможностью подключения к нему испытываемого преобразователя 2 частоты.
С электродвигателем 1 соединен электромеханический тормоз 3, снабженный датчиком 4 крутящего момента и датчиком 5 скорости.
Датчики 4 и 5 связаны с блоком 6 управления питанием. Блок 6 управления питанием соединен с блоком 7 питания электромеханического тормоза, который связан с электромеханическим тормозом 3 и блоком 6 управления питанием.
Блок 6 управления питанием выполнен с возможностью подключения к нему электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 8 для задания и поддержания нагрузки на электродвигателе 1 с помощью блока 7 питания электромеханического тормоза.
Электродвигатель 1 представляет собой электромеханический преобразователь, служащий для создания нагрузки на преобразователь 2 частоты путем затормаживания электромеханическим тормозом 3 вала электродвигателя 1. В качестве электродвигателя 1 могут использоваться как синхронные, так и асинхронные электродвигатели. Электродвигатель 1 может быть снабжен датчиком 9 обратной связи, предназначенным для обеспечения точности регулирования положения вала электродвигателя 1 и скорости в системе преобразователь 2 частоты - электродвигатель 1 и соединенным с преобразователем 2 частоты.
Электромеханический тормоз 3 представляет собой исполнительный узел, механически связанный с валом электродвигателя 1 и электрически соединенный с блоком 7 питания электромеханическим тормозом и получает задание от него на нагрузку этого вала. Датчик 4 крутящего момента представляет собой датчик, устанавливаемый на электромеханическом тормозе 3 и передающий в блок 6 управления питанием сигнал обратной связи о фактическом значении крутящего момента на валу электродвигателя 1. Датчик 5 скорости представляет собой датчик, устанавливаемый на электромеханическом тормозе 3 и передающий в блок 6 управления питанием сигнал обратной связи о фактическом значении скорости на валу электродвигателя 1. Блок 7 питания электромеханического тормоза представляет собой модуль для формирования питающего напряжения электромеханического тормоза 3 по управляющему сигналу от блока 6 управления питанием.
Блок 6 управления питанием представляет собой модуль для сбора сигналов обратной связи с датчика 4 крутящего момента и датчика 5 скорости, регулирования в автоматическом режиме момента нагрузки на валу электродвигателя 1, подключения к ЭВМ 8 для управления нагрузкой на валу электродвигателя 1 и обеспечения записи полученных параметров.
Преобразователь 2 частоты в зависимости от исполнения может иметь разное напряжение питания и вход для датчика 9 обратной связи электродвигателя 1.
ЭВМ 8 представляет собой промышленный или персональный компьютер, ноутбук и др. с установленным программным обеспечением и выполнена с возможностью управления заданием на блок 6 управления питанием, а также представления данных о нагрузке для пользователя и записи их.
Заявляемое техническое решение работает следующим образом.
Макет или опытный образец преобразователя 2 частоты подключают к электродвигателю 1. В зависимости от типа преобразователя 2 частоты на него подают силовое питание. С помощью блока 6 управления питанием обеспечивают формирование управляющих сигналов для блока 7 питания электромеханическим тормозом, формируя задание на ЭВМ 8. В свою очередь, получая управляющие сигналы от блока 6 управления питанием, блок 7 питания электромеханическим тормозом формирует питающие напряжения для электромеханического тормоза 3. Электродвигатель 1 обеспечивает необходимую нагрузку на преобразователь 2 частоты.
Установка нагрузочного момента на валу электродвигателя 1 осуществляется с помощью ЭВМ 8. Изменение нагрузки преобразователя 2 частоты осуществляется с помощью изменения нагрузочного момента на валу электродвигателя 1.
Поддержание установленной нагрузки преобразователя 2 частоты (постоянного момента на валу электродвигателя 1) обеспечивается образованной системой обратной связи, состоящей из датчика 4 крутящего момента, датчика 5 скорости, блока 6 управления питанием, блока 7 питания электромеханическим тормозом, электромеханическим тормозом 3. Сигнал с датчика 4 крутящего момента, содержащий информацию о действительном значении усилия на валу электродвигателя 1, сигнал с датчика 5 скорости, содержащий информацию о действительном значении скорости на валу электродвигателя 1, передается в блок 6 управления питанием, который формирует напряжение для управления блоком 7 питания электромеханического тормоза. Блок 7 питания электромеханического тормоза формирует необходимый ток для электромеханического тормоза 3, обеспечивающий тормозной момент.
Таким образом при применении описываемого устройства для испытания преобразователя частоты, в результате реализации возможности автоматического поддержания нагрузки на электродвигателе, повысилась достоверность и точность полученных данных, что положительно повлияло на качество и надежность дальнейшей эксплуатации преобразователей частоты. Также существенно расширена область применения стенда, заключающаяся в том, что подвергать испытаниям можно различные виды преобразователей частоты в множестве конфигураций преобразователь частоты - двигатель (асинхронный, синхронный, с датчиком обратной связи или без). Возможность автоматической регистрации полученных данных упрощает непосредственно проведение испытаний, а также анализ полученных результатов, в результате этого снижаются трудозатраты на проведение исследований и испытаний.