Спосіб одержання характеристик генераторів постійного струму незалежного збудження і пристрій для реалізації способу

1 Спосіб одержання характеристик генератора постійного струму незалежного збудження, за яким якір електричної машини підключають до керованого силового перетворювача через датчик струму якоря і датчик напруги, обмотка збудження підключається до збудника через датчик струму збудження, і контролюються параметри режиму, струм якоря, струм збудження, напруга якоря, швидкість обертання, який відрізняється тим, що задають закони зміни напруги якоря і напруги збудження, генератор у руховому режимі розганяється до заданої швидкості, відбувається перекомутація якірного ланцюга, формуються керуючі напруги на силові перетворювачі, у ході самовибігу виміряються параметри режиму, проводиться перерахунок отриманих даних, за результатами розрахунку відновлюються характеристики генератора 2 Пристрій для реалізації способу, що включає перетворювач напруги, з'єднаний через датчик струму з якірним ланцюгом машини, напруга якої контролюється датчиком, збудник, з'єднаний через датчик струму з обмоткою збудження, датчик швидкості обертання, який відрізняється тим, що він додатково оснащений керованими комутуючими елементами силових ланцюгів перетворювачів, датчиком шуму, блоком зв'язку, вхід один якого, контролює напругу якоря, вхід два - струм якоря, вхід три - струм збудження, вхід чотири - рівні шуму щітково-колекторного апарата, вхід п'ять - швидкість обертання, вихід один зв'язаний з керуючим входом якірного перетворювача, вихід два - з керуючим входом збудника, вихід три - із входом комутатора мережного ланцюга якірного перетворювача, вихід чотири - із входом комутатора мережного ланцюга збудника, вихід п'ять - із входом комутатора ланцюга постійного струму якірного перетворювача, вихід шість - із входом комутатора ланцюга активного навантаження, вихід сім - із входом комутатора ланцюга короткого замикання, по шостому входу здійснюється керування станом блока узгодження сигналом з виходу два ЕОМ, другий вхід ЕОМ з'єднаний з виходом ВІСІМ блока узгодження, вхід один ЕОМ зв'язаний з виходом блока введення інформації, вихід один ЕОМ з'єднаний із входом блока візуалізацм СО (О Передбачуваний винахід відноситься до галузі електротехніки і може бути використаний при знятті характеристик генераторів постійного струму (ГПС) при іспитах, на електроремонтних та машинобудівних підприємствах Зняття характеристик генераторів, як правило, здійснюється при наявності двох електричних машин, що мають безпосередній механічний зв'язок Такі системи виявляються малоефективними в умовах масового виробництва чи ремонту електричних машин різного типономіналу Як наслідок виконуються розробки оптимальних способів зняття характеристик, які відрізняються тим, що струмове навантаження створюється шляхом форму вання законів зміни живлячих напруг, що веде до виникнення певних процесів перерозподілу електричної енергії, у результаті чого якірний ланцюг генератора навантажується струмом, а конструкція піддається впливу механічних моментів і зусиль ВІДОМІ технічні рішення не мають, однак, широкого практичного застосування у зв'язку з рядом властивих їм недоліків Існує п'ять характеристик ГПС, що необхідні у виробничих умовах при їхній експлуатації характеристика холостого ходу (залежність електрорушійної сили ЕРС генератора від струму збудження при розімкненому якірному ланцюзі), 62493 зовнішня хараісгеристика генератора (залежнемає можливості одержати петлю намагнічуванність напруги генератора від струму якірного лання, ЕРС залишкового намагнічування і т п ), цюга при постійному струмі збудження), під час випробування двигуна не контролюрегулювальна характеристика генератора (зається рівень комутації, лежність струму збудження від струму якоря при обмежена точність одержання параметрів, що незмінній напрузі на якорі генератора), характеризують властивості машини постійного струму (пристрій не дозволяє виділити ЕРС і винавантажувальна характеристика генератора значити ЕРС самоіндукції, виділити з загальної (залежність вихідної напруги генератора від струнапруги якоря незалежно ЕРС якоря двигуна) му збудження при постійному струмі якоря), характеристика короткого замикання (залежЗазначений спосіб приймається прототипом ність струму якоря від струму збудження при нутому, що має з пропонованим загальні ознаки льовій напрузі якоря) випробувана електрична машина механічно не зв'язується з додатковими приводними пристрояВІДОМІ пристрої для зняття вказаних характеми, ристик [Пиотровский Л М , Паль Е А Испытание электрических машин постоянного тока, ГОСЭНЕодержання характеристик відбувається в диРГОИЗДАТ М 1934г, 121-147с] Характеристики намічному режимі, при якому параметри стану знімаються на спеціальних стендах, що включають електричної машини є змінними в часі, джерело живлення, приводний двигун (асинхронна вхід системи регулювання задаються сигний чи синхронний) з'єднаний з валом ГПС Як нали які мають постійну і змінну складову, навантаження ГПС можуть використовуватися відбувається регулювання струму обмотки резистори або додаткові навантажувальні машини збудження, Недоліком даних пристроїв є контролюються струм і напруга якірного ланцюга, а також струм збудження необхідність механічного з'єднання валів приводного двигуна і випробуваного генератора, В основу винаходу поставлено задачу створення способу одержання характеристик генеранеобхідність додаткових механічних пристосутора постійного струму, шляхом формування перівань (оснащення) для установки і центрування одичних впливів по ланцюгах якоря і збудження, і роторів машин, виміру параметрів стану електричної машини, завеликий обсяг операцій по визначенню і побубезпечити підвищення достовірності процесу іспидові характеристик ГПС, ту генератора постійного струму застосування додаткових навантажувальних машин Поставлена задача вирішується в такий споВідомий пристрій визначення потоку двигуна сіб постійного струму [Авторське свідоцтво СРСР GO1 ВІДПОВІДНО до параметрів генератора, що виR31/24 №1376753] У відомому технічному рішенні являються в ході тестових ІСПИТІВ, формуються визначається потік двигуна (ГПС, що працює в закони зміни напруги збудження і напруги якоря, режимі двигуна ) шляхом визначення ЕРС двигуна створення генераторного режиму здійснюєтьпри рівності нулю похідної струму якоря за часом ся попереднім розгоном електричної машини в руховому режимі до номінальної швидкості оберНедоліками відомого пристрою є тання, обмежена галузь використання в наслідок того, що воно дозволяє одержати тільки характерисдля зняття необхідних характеристик здійснютики холостого ходу машини, ється комутація якірного ланцюга генератора, низька точність одержання результатів, тому формуються закономірності зміни напруг якощо результати обчислень залежать від опору якоря і збудження, ря і струму (сумарний опір виміряється в процесі у ході самовибігу фіксуються параметри струнавантаження), му якоря і я (t), напруги якоря ия(ї), струму збудженвузький діапазон зміни величин, що характеня i3(t), швидкості обертання соя (t), рівня комутації ризують навантаження (при зниженні струму до нуля росте похибка вимірювання), отриманий у результаті масив інформації обпристрій має обмеження функціонального харобляється за заданим алгоритмом, підсумком рактеру тобто, не дозволяє одержати ІНШІ харакобробки є таблиця даних, теристики, наприклад, навантажувальну, за даними таблиці відновлюються динамічні під час навантаження не контролюються пахарактеристики генератора раметри комутації При цьому, від відомого способу навантаженВідоме також технічне рішення, використовуня, що полягає в завданні значень (залежностей) ване для іспиту ДПС [Авторське свідоцтво СРСР напруги живлення і потоку збудження у контролі і G01 R31/24 №1485829] Пристрій дозволяє наванвимірі струму якоря і швидкості обертання, пропотажувати ДПС без механічного з'єднання випробунований спосіб відрізняється переліком операцій і ваного двигуна з навантажувальною машиною їхньою ПОСЛІДОВНІСТЮ При цьому пристрою притаманні наступні некомутація силових ланцюгів електричної мадоліки шини здійснюється в залежності від характеристиобмежена галузь застосування, тому що він не ки, що знімається, дозволяє випробувати ГПС із метою одержання розгін генератора в руховому режимі здійснюйого характеристик, ється з контролем припустимого значення струму вузький діапазон зміни параметрів, що харакякоря, теризують режим роботи генераторів (наприклад закони зміни керуючих напруг визначаються характеристикою, що знімається, і корегуються в 62493 керованого силового перетворювача, напруга на залежності від поточного стану елеісгричної машиякому контролюється датчиком Шляхом зміни ни, вихідної напруги силового перетворювача здійсконтроль і вимір параметрів електричної манюється розгін машини до номінальної швидкості шини здійснюється безупинно протягом часу вибіобертання, з обмеженням величини пускового гу, струму Може бути застосований задатчик інтендодатково для контролю параметрів комутації сивності, або замкнута система з обмеженням дивведений датчик комутації, намічного струму При досягненні машиною номіпобудова характеристик відбувається після нальної швидкості обертання якірний ланцюг перерахунку отриманих даних на номінальну швизнеструмлюється шляхом фізичного відключення дкість обертання, від силового перетворювача, у результаті чого отримані при проведенні експерименту харакмашина переходить у режим самовибігу У ході теристики відображають залежності параметрів самовибігу, починаючи з моменту відключення генератора в динамічному режимі, якірного силового перетворювача, струм збудженпо рівню комутаційного фону роблять висноня за допомогою керованого збудника періодично вок про працездатність щітково-колекторного апазмінюється ЛІНІЙНО від величини 1,5ІЗН, до величирату, ни -1,5ІЗН Слід зазначити, що швидкість зміни по характеристиках роблять висновок про струму збудження обумовлюється часом самовипрацездатність ГПС бігу і додатково обчислюється у ВІДПОВІДНОСТІ З На підставі отриманих результатів будуються параметрами машини Для одержання характерип'ять основних характеристик враховуючі динамічстики можуть бути використані й ІНШІ закономірноні параметри генератора Отже, використання сті зміни струму збудження, зокрема синусоїдальпропонованого способу дозволяє одержувати і ний, прямокутний і т п При цьому характеристика достовірно встановлювати ВІДПОВІДНІСТЬ характебуде відображати вплив ВІДПОВІДНИХ високочастористик ГПС, необхідним характеристикам технолотних складових сигналів несинусоїдальної форми гічного процесу Час самовибігу є складною функцією Його обумоДокладно принцип функціонування системи влюють момент інерції якоря, механічний момент можна пояснити наступними фігурами холостого ходу і моменту опору обумовленого Фіг 1 - Алгоритм одержання характеристики вихровими струмами в сталі якоря, що виникають холостого ходу при обертанні якоря 3 моменту відключення якірФіг 2 - Алгоритм одержання характеристики ного ланцюга машини здійснюється реєстрація короткого замикання ЕРС якоря машини, струму збудження і швидкості Фіг 3 - Алгоритм одержання зовнішньої харакобертання теристики Фіг 4 - Алгоритм одержання регулювальної У результаті проведення експерименту форхарактеристики мується таблиця даних по струму збудження, швидкості обертання, ЕРС машини у ВІДПОВІДНІ Фіг 5 - Алгоритм одержання навантажувальної моменти часу роботи вимірювального пристрою У характеристики ВІДПОВІДНІСТЬ з вимогами, характеристики генераФіг 6 - Функціональна схема пристрою реалітора повинні фіксуватися при ПОСТІЙНІЙ ШВИДКОСТІ зуючого спосіб обертання, по цьому параметр - ЕРС генератора, Фіг 7 - Функціональна схема вимірювально отриманий у ході експерименту, розраховується керуючого комплексу на номінальну швидкість обертання У результаті Фіг 8 - Функціональна схема каналу вимірюперерахунку виходить необхідний для побудови вання рівня комутації характеристик масив даних Розглянемо спосіб одержання характеристик генератора постійного струму в динамічному реЕРС перераховують ВІДПОВІДНО ДО залежності жимі Для побудови характеристики необхідно контролювати параметри режиму роботи напругу та струм якоря (ЕРС), швидкість обертання якоря, Криву холостого ходу будують для ВІДПОВІДНИХ струм збудження Контроль параметрів відбувазначень ЕРС і струму збудження ється з застосуванням ВІДПОВІДНИХ датчиків встановлених у ланцюгах машини За допомогою блоE p [n] = fi[l B [nI ку узгодження відбувається фіксування значень де Ер[п], lB[n], cofnj - значення ЕРС, струму вихідних сигналів датчиків мікроелектронною обзбудження і швидкості обертання на n-ій ДІЛЯНЦІ числювальною машиною (МЭВМ), де вони обробвиміру ляються у ВІДПОВІДНОСТІ із заданим алгоритмом Зняття характеристики короткого замикання Зняття характеристики холостого ходу в сис(фіг 2) в динамічному режимі відбувається в натемі динамічного навантаження проводиться в ступній ПОСЛІДОВНОСТІ Обмотка збудження електтакий спосіб (фиг 1) Виходячи з доремонтних паричної машини підключається до керованого сираметрів машини визначаються межі зміни керуюлового перетворювача, зміною напруги на виході, чих напруг з метою виключення перевантажень і якого формується струм збудження електричної аварійних режимів Електрична машина підключамашини, що дорівнює номінальному Якірний ланється ланцюгом збудження, через датчик струму цюг машини підключається до керованого силовозбудження до керованого силового перетворюваго перетворювача, регулюючи вихідну напругу ча, за допомогою якого змінюється струм збуякого здійснюють розгін машини до швидкості обедження електричної машини Якірний ланцюг підртання рівної номінальний, при цьому струм якоря ключається, через датчик струму якоря, до 62493 8 збудження рівний номінальному Якірний ланцюг генератора через датчик струму якоря підключається до керованого силового перетворювача, напруга на виході якого контролюється датчиком Зміною напруги на виході якірного перетворювача здійснюється розгін машини в руховому режимі до номінальної швидкості обертання При досягненні швидкістю номінального значення, до постійної складової напруги збудження додається змінна складова, амплітуда якої наростає з часом, напруга якоря при цьому не змінюється У ході проведення експерименту фіксуються параметри струму якоря, струму збудження, швидкості обертання Перерахунок даних на номінальну швидкість обертання відбувається виходячи з наступного ЕРС генератора при ПОХІДНІЙ струму якоря за •яр п = і „ п часом рівній нулю Зняття зовнішньої характеристики генератора e(t)=u(t)-in(t)R* постійного струму в динамічному режимі здійснюНа і-тій ДІЛЯНЦІ виміру ється згідно з алгоритмом (фігура 3) Обмотка збуЄх[п]=и[п]-ія[п] R* дження через датчик струму збудження підключаЕРС генератора приведена до номінальної ється до керованого силового перетворювача, за швидкості обертання допомогою зміни напруги формується струм збуе„ п дження, рівний номінальному Якірний ланцюг геen = нератора через датчик струму якоря підключаєтьco[nj co[nj ся до керованого силового перетворювача, При малих відхиленнях струму збудження напруга на виході якого контролюється датчиком е[п]=С і3[п] Зміною напруги на виході якірного перетворювача Спадання напруги, викликане навантаженням відбувається розгін машини в руховому режимі до Ди[п]= и н -е[п], номінальної швидкості обертання При досягненні Ди[п]=С-і 3 [п] швидкістю номінального значення, до постійного складової напруги якоря додається змінна складоЗ пропорції ва з ЛІНІЙНО наростаючою амплітудою, причому еГпі ДиЫ частота змінної складової напруги відповідає резонансній частоті тракту напруга - струм якоря У ході проведення експерименту за допомогою ВІД•e п ПОВІДНИХ датчиків реєструються струм якоря, напруга якоря, струм збудження, швидкість обертання Тривалість експерименту обумовлюється максимальною швидкістю обертання, та максимаДи[п]-і з х [п]_ (и н -е[п])-і з х [п] п = льною амплітудою струму якоря підтримується на заданому рівні При досягненні номінальної швидкості обертання ланцюг якоря відключається від силового перетворювача, струм збудження знижується до нуля Якірний ланцюг генератора замикається накоротко через датчик струму якоря У ході самовибігу електричної машини струм збудження змінюється синусоїдальне від нуля до величини відповідної струму якоря 1 1,2 номінального Через те, що робочий режим генератора постійного струму передбачає сталість швидкості обертання, масив даних по струму якоря необхідно перерахувати на номінальну швидкість обертанні у ВІДПОВІДНОСТІ з виразом v При проведенні експерименту швидкість обертання змінює своє значення Для побудови характеристики при номінальній швидкості обертання робиться перерахунок параметрів у ВІДПОВІДНОСТІ З виразом Значення шуканої величини струму збудження і, h = i w h +Ai, h =ц u u -соп L П = І, де сон - номінальне значення швидкості обертання, cofnj - поточні значення швидкості обертання, U'[n], ія'[п] - вимірювальні значення напруги і струму якоря, U[n], ія[п] - розрахункові значення напруги і струму якоря У результаті перерахування формується масив даних, за якими будується зовнішня характеристика Зняття регулювальної характеристики генератора постійного струму в динамічному режимі здійснюється згідно з алгоритмом (фіг 4) Обмотка збудження через датчик струму збудження підключається до керованого силового перетворювача, зміною напруги збудження формується струм п|-сон і , п = і. ev п -1 l,v П -СОП соп с о ^н -