УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРУЖЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к техническим средствам, предназначенным для проведения стендовых испытаний асинхронных электродвигателей и может быть использовано при динамическом нагружении асинхронных электродвигателей во время испытаний после ремонта.
Известно устройство для динамического нагружения асинхронного электродвигателя [Родькин Д.И. Системы динамического нагружения и диагностики электродвигателей при послеремонтных испытаниях. - М.: «Недра», 1992, С. 159-160.], блок-схема которого представлена на фиг. 1, содержащее нагружаемый асинхронный электродвигатель 1, тиристорной преобразователь частоты инверторного типа 2, блок управления 3.
Недостатком этого устройства являются высокие массогабаритные характеристики, необходимость компенсации гармонических составляющих синусоидального сигнала выходного напряжения, сложность алгоритма управления устройством. Указанные недостатки обусловлены наличием тиристорного преобразователя частоты инверторного типа, который обеспечивает взаимный обмен энергией между сетью и электродвигателем. Кроме того, существующее преобразовательное оборудование такого типа не может быть использовано для нагружения асинхронных электродвигателей большой мощности.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для испытаний асинхронных электродвигателей [Патент на полезную модель №131199], блок-схема которого представлена на фиг. 2. Устройство содержит нагружаемый асинхронный электродвигатель 1, преобразователь частоты 2 со звеном постоянного тока 3, два тиристорных переключателя 4 и 5, блок управления 6, оснащенный микроконтроллером 7.
Недостатками устройства являются сложность преобразователя, малое значение создаваемой механической мощности на валу при динамическом нагружении машины (не более 30% номинальной мощности), невозможность рекуперации электрической энергии в сеть со стороны преобразователя частоты. Указанные недостатки обусловлены наличием преобразователя частоты со звеном постоянного тока, который не может обеспечивать взаимный обмен энергией между сетью и электродвигателем. Также конструктивные особенности электродвигателя не позволяют значительно увеличивать частоту питающего напряжения, тем самым не позволяют добиться высокого диапазона частот, что значительно сказывается на качестве механической мощности на валу.
Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение массогабаритных характеристик, энергосбережение за счет рекуперации энергии в сеть, улучшение показателей нагрузочной мощности на валу электродвигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство, содержит делитель частоты и блок управления, оснащенный управляющим микроконтроллером.
Предлагаемое устройство представлено на фиг. 3. Устройство работает следующим образом.
В первый момент времени асинхронный электродвигатель 1 подключается к сети f1 с частотой 50 Гц, при этом открыт тиристорный переключатель 2, в результате чего асинхронный электродвигатель 1 вращается с номинальной частотой. Далее асинхронный электродвигатель 1 отключается от сети и подключается к делителю частоты 3, который обеспечивает выходной сигнал f2 с частотой 25 Гц, при этом тиристорный переключатель 2 закрывается. Применение простого по конструкции делителя частоты на тиристорах кардинально меняет свойства системы и позволяет добиться механической мощности на валу машины более 60% от номинальной. Управление тиристорным переключателем и делителем осуществляется при помощи микроконтроллера 4, установленного в блоке управления 5. Для уменьшения гармонических составляющих применяется LC-фильтр 6. Асинхронный электродвигатель 1 снижает обороты путем рекуперативного торможения с отдачей электроэнергии в сеть, в результате чего достигается эффект экономии более 20% затраченной электроэнергии. После установления номинальной частоты вращения асинхронный электродвигатель 1 снова подключается к сети f1. При циклическом переключении f1 и f2 возникающий механический момент позволяет создать эквивалент механической нагрузки без применения дополнительных устройств.
Принцип работы делителя подробно представлен на фиг. 4. Деление частоты в два раза в каждой фазе обеспечивается поочередным отпиранием тиристоров. Первоначально открытые тиристоры пропускают ток только в прямом направлении. В момент времени t1 оказываются открытыми тиристоры, пропускающие ток в обратном направлении. Далее цикл повторяется в каждой фазе со сдвигом 240 градусов, тем самым обеспечивается сдвиг фазы 120 градусов для напряжения частотой 25 герц, в два раза меньшей заданной первоначально частоты.
Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает, по сравнению с применяемыми в настоящее время, следующие преимущества:
- увеличение нагрузочной мощности на валу электродвигателя;
- рекуперацию энергии в сеть;
- улучшение массогабаритных характеристик.