Спосіб випробування асинхронного трифазного електродвигуна та пристрій для його здійснення

1 Спосіб випробування асинхронного трифазного електродвигуна з короткозамкненим ротором, який полягає у під'єднанні статора двигуна до трифазної симетричної мережі через симетричний трифазний регулятор напруги, у ЗМІНІ кутів управління перетворювача, який відрізняється тим, що при напрузі, зниженій до 0,25UH, і великих кутах регулювання перетворювача вимірюють токи та напругу у трьох фазах, визначають параметри схеми заміщення двигуна при S = 1,0 Х-і, Хг, X контролюють рівень вібрацій двигуна, роблять висновок про працездатність електродвигуна, що випробується 2 Пристрій, що реалізує спосіб по п 1, складається 3 двигуна 1, підключеного до трифазної мережі через симетричний трифазний тиристорний перетворювач, та системи датчиків миттєвих значень напруги та струму, який відрізняється тим, що він додатково оснащений ЕОМ, блоком зв'язку з об'єктом, блоком управління ЕОМ, блоком управління комутуючими апаратами, трифазним трансформатором, причому первинні фазні обмотки трансформатора через реверсуючі контакти та лінійний контакт під'єднані до трифазної мережі, початки первинних фазних обмоток під'єднані до мережі через клемні контакти, їх КІНЦІ зв'язані з фазними входами тиристорного регулятора напруги, виходи датчиків струму та напруги, датчика вібрацій з'єднані з аналоговими входами блока зв'язку з ЕОМ, два аналогових виходи блока зв'язку зв'язані ВІДПОВІДНО з виходом тиристорного регулятора напруги з виходом блока управління комутуючими апаратами, шість аналогових виходів F?2, Rn, під'єднують двигун до джерела зниженої блока управління через комутуючі апарати зв'язані до рівня 0,8UH напруги, вимірюють напругу у трьох з виходами котушки вимикання комутуючих апарафазах, визначають їх гармонічний склад для гартів, при цьому перший і третій комутуючі апарати моніки з питомою вагою більше або рівній 5% від під'єднують первинну та вторинну обмотки трансефективного значення струму статора у форматора до мережі, другий замикає накоротко ВІДПОВІДНОСТІ із залежностями мережні затиски вторинної обмотки трансформатора, четвертий та п'ятий реверсують первинні обмотки, крім того, блок управління комутуючими jX,v) апаратами реалізує функції управління живленням з напругою 0,25UH, 0,75 UH, 1,0 UH, 1,25 UH при закорочених контактах другого комутуючого апарата, P = v l -UvbIvjb = ^to + j^b R +e + j4b) *2v, + i UA . l i ) j fa вимкнених контактах першого комутуючого апарата, при живленні номінальною напругою, при прямому та зворотному вмиканні первинної обмотки S-, = v-I + S • , трансформатора ВІДПОВІДНО визначають ефективне значення індуктивності на першій гармоніці струму З Пристрій по п 2, який відрізняється тим, що вторинна обмотка трансформатора виконана реверсивною шляхом вмикання четвертого або п'ятого комутуючих контактів, первинна обмотка трансформатора через комутуючий апарат під'єднана до мережі (О о ю 50116 Винахід відноситься до елеісгротехніки, а саме до систем випробування та діагностики електричних двигунів змінного струму, переважно асинхронних 3 досвіду експлуатації двигунів змінного струму, що пройшли капітальний ремонт, відомо, що після ремонту характеристики двигунів змінюються в наслідок зміни конструктивних матеріалів, і насамперед електротехнічної сталі Зміна параметрів сталі відбувається через до ремонтні операції, пов'язані з видаленням обмоток, що вийшли з ладу, часткове або повне руйнування між листової ізоляції та багато інших причин Як наслідок всього вказаного є зниження максимальної індукції в зазорі, зростання струму холостого ходу, зростання втрат у сталі, зростання вібрації тощо, тобто факторів, які знижують працездатність електричних двигунів ФІЗИЧНІ процеси, супутні названим явищам, полягають у тому, що знижується магнітна проникність сталі, робоча точка на кривій намагнічування зміщується на ділянку, де відбувається злом - тобто намагнічування сталі відбувається з явно вираженим насиченням У техніці випробувань машин змінного струму відсутні пристрої та системи, за допомогою яких можна було б визначити ступінь намагнічування магнітопровода при роботі із заданим рівнем напруги живлення при мінімальних затратах часу та засобів Відомий спосіб випробування асинхронного двигуна [Вольдек А И Электрические машины Учебник для студентов высш техн учебн заведений Изд 2-е, перераб и доп -Л Энергия, 1974 ], що полягає у подачі на статор напруги промислової частоти із змінною амплітудою При цьому шляхом зміни напруги на зажимах статора визначають рівень струму, споживаного з мережі За рівнем цього струму роблять висновок щодо ступеня насичення сталі двигуна та його працездатності Спосіб має недолік, який полягає у наступному При намагнічуванні сталі по обмотках проходить несинусоїдальний струм При цьому вищі гармоніки струму замикаються як через контур статора, так і через ротор Для вищих гармонік ковзання ротора наближається до одиниці Отже відомий метод не дає точних результатів у відношенні ступеня насичення сталі Відомий метод навантаження асинхронного двигуна при живленні його через тиристорний регулятор напруги [А с СССР №1815613, кл G01R31/34 Устройство для управления асинхронным двигателем / Родькин Д И , Максимов М Н , Кочкин Г И , Киевский Я А , Захаров В Ю Опубл в Б И , 1993, №18] Технічне рішення дозволяє задавати необхідне навантаження по струму, але не дає ВІДПОВІДІ щодо якісних характеристик сталі Метод не дозволяє визначити значення параметрів схеми заміщення, індуктивностей, дійсних втрат у сталі двигуна Пристрій, що реалізує метод, не дозволяє регулювати напругу живлення двигуна вище номінальної Ймовірність визначення ефективного значення та першої гармоніки струму статора, розрахункових значень струму ротора обмежується точністю аналогових пристро їв квадра-торів, інтеграторів, підсилювачів тощо, а також контрольно-вимірювальних приладів - міліамперметрів Треба зазначити, що пристрій не забезпечує автоматизацію процесу випробувань електричної машини Задача - винаходу полягає у підвищенні ймовірності визначення ступеня насичення сталі двигуна Сутність способу полягає у наступному Асинхронний двигун підключають до мережі змінного струму через тиристорний регулятор напруги (ТРН) При великих кутах регулювання перетворювача (а»0) домагаються нерухомості ротора двигуна За допомогою датчиків напруги та струму вимірюють при цьому параметри режиму короткого замикання АД за допомогою цифрового вимірювача Результати вимірювання - криві напруги та струму - за допомогою ЕОМ розкладають у ряд Фур'є Користуючись схемою заміщення асинхронного двигуна, визначають такі параметри електродвигуна - Хі - індуктивний опір статора, - Хм - індуктивний опір контуру намагнічування, - Хг - приведений індуктивний опір ротора, - RM - активний опір, еквівалентний втратам у сталі, - F?2 - приведений активний опір ротора При цьому вважають, що активний опір статора Ri перед випробуванням визначається практичним шляхом Підключають двигун до мережі з напругою, що дорівнює 0 8UH, та номінальною частотою, вимірюють при цьому за допомогою вимірювача напругу та струм при відкритому тиристорному перетворювачі, визначають гармонічний склад струму статора Якщо рівень гармоніки дорівнює або більший за 5%, виконують розрахунок параметрів двигуна при заданій напрузі живлення у ВІДПОВІДНОСТІ з математичними залежностями + jEvb = -і- j l v ] b ) ~ ( l v 2 a + j l v = UvaIWa -UvbIvlb Наведені залежності є системою рівнянь, де КІЛЬКІСТЬ рівнянь залежить від числа гармонік струму, що враховуються Невідомими є Si, Eva, EVb Таким чином, якщо, наприклад, мають місце 1, 5, 7 гармоніки, то система складатиметься із 7 розрахункових рівнянь Значення Е Р С визначають розрахунковим шляхом Добуткове (еквівалентне) значення індуктивності намагнічування E + jE b Модуль еквівалентного значення індуктивності 50116 який також входить до складу блока 5 Пристрій, який реалізує спосіб працює наступним чином При ввімкнених К2, КЗ двигун через ТРН 2 Дослідження проводять для кількох значень під'єднують на мінімальну напругу живлення U « напруги живлення Таким чином отримують зале0,3UH та при зрегульованому блоці 2 вимірюють жність LM = F (U) Магнітна система може вважатинапругу та токи режиму короткого замикання АД ся ненасиченою, якщо LM (U) J (0,9 І 0,95)Ц т і п , при (ротор при цьому нерухомий) У ВІДПОВІДНОСТІ з цьому значення Ц т і п отримується при напрузі живідомою схемою заміщення визначають параметвлення (0,6 І 0,8) U H Рівень втрат у сталі при зари двигуна при S = 1,0 При ввімкненому К1 та вимкнених інших апаратах визначаються параметри даному значенні напруги живлення визначається двигуна при напрузі U = UH, а також визначаються згідно залежності v=K значення Si, Eva,Evb ДР„ Т R При ввімкненому К1, вимкненому К2, ввімкнеv=l них КЗ та К4 визначаються значення Si, Eva,Evb де RMo - опір, еквівалентний втратам в сталі при напрузі U = UH - U2, при напрузі живлення U и 0,8 U H Сумарні втрати При ввімкнених К1, КЗ та К5 (К2 вимкнений) та допустиме навантаження двигуна визначаються визначається значення Si, Eva,Evb при U = U H + U2, загальноприйнятим шляхом Далі розрахунковим шляхом визначають знаБлок-схеми пристрою, що реалізує передбачучення Е м і та ДРМ(О) ваний спосіб, наведені на фіг 1 та фіг 2 Якщо при випробуваннях рівень вібрацій пеПристрій (фіг 1) складається з двигуна 1, приребільшує допустимий, то процес випробувань єднаного до мережі через тиристорний регулятор припиняють та усувають несправність, у випадку 2 та вторинну обмотку трансформатора 3, первиннеможливості усунення джерела вібрацій двигун на обмотка якого за допомогою системи комутуюзнімають з випробувального стенду чих апаратів КЗ, К4, К5 приєднується до мережі КЗ Другий варіант пристрою, що реалізує спосіб, - здійснює подачу напруги живлення, К4 - приєднує наведений на фіг 2 Пристрій відрізняється від обмотку трансформатора або з однією полярніснаведенного на фіг 1 тим, що реверс фазної натю, або з іншою Контакт К1 комутує двигун до мепруги здійснюється у вторинній обмотці силового режі, К2 - закорочує фазні обмотки двигуна трансформатора Алгоритми програм, які реалізуУправління комутуючими апаратами здійснюється ють роботу комутуючих апаратів, повинні виклюза допомогою блока управління 4 Сигнал управчати можливість виникнення коротких замкнень в ління на блок 4 надходить від блока зв'язку 5 з силових мережах ЕОМ 6 Управління ЕОМ відбувається за допомоПозитивний ефект від використання запропогою блока 7 - технологічного пульту -клавіатури нованого способу та пристрою полягає утому, що Рівень вібрацій двигуна під час випробувань контвони дозволяють визначити працездатність АД за ролюється за допомогою блока контролю вібрацій рахунок визначення ступеню насичення та реаль9 Вимірювання струму та напруги двигунів здійсних втрат потужності у сталі, що дозволяє експлунюється за допомогою блока датчиків 8 Сигнали атувати АД в умовах, які враховують його реальні від усіх датчиків надходять до аналогововластивості цифрового перетворювача, який входить до складу блока зв'язку 5 Перший та другий виходи блока 5 - виходи цифро-аналогового перетворювача, 50116 Фіг. 1 Бяок-схема пристрою з реверсом фазної напруги у вторинній обмотці Фіг. 2 Блок-схема пристрою з реверсом фазної напруга у первинній обмотці ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71