Спосіб випробування асинхронних двигунів під навантаженням із використанням перетворювачів частоти

Реферат: Спосіб випробування асинхронних двигунів під навантаженням із використанням перетворювачів частоти полягає у підключенні випробовуваного двигуна до одного перетворювача частоти, а навантажувального двигуна до другого перетворювача, за допомогою перетворювача частоти, який під'єднаний до випробовуваного двигуна, відбувається плавний пуск цього двигуна до номінальної частоти живлення, створення навантаження для випробовуваного двигуна відбувається з використанням навантажувального двигуна, який з'єднаний механічно з випробовуваним двигуном. При цьому, для живлення навантажувального двигуна використовується перетворювач частоти з векторним управлінням, який налаштовується в режим стабілізації моменту, що забезпечує роботу навантажувального двигуна у генераторному режимі при довільній частоті обертання ротора. UA 117504 U (12) UA 117504 U UA 117504 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки, а саме до систем випробування та діагностики електричних машин змінного струму, і може бути використана при випробуваннях під навантаженням асинхронних двигунів з рекуперацією енергії на випробовуваний двигун. На даний час для випробувань асинхронних двигунів (АД) використовують методи безпосереднього навантаження з механічним зв'язком з навантажувальним генератором. Ці методи можуть бути реалізовані як без рекуперації енергії, так і з рекуперацією енергії у мережу живлення, або на випробувану машину. Використання методів навантаження без рекуперації спрощує побудову системи випробувань, але викликає значні втрати енергії при випробуваннях. Використання АД як навантажувальної електричної машини дозволяє мінімізувати капітальні втрати, а застосування перетворювачів частоти (ПЧ) для живлення випробуваної та навантажувальної електричних машин дозволить спростити процес випробування під навантаженням та розширити можливості системи випробувань. Відомий спосіб випробування [Котеленец Н. Ф., Кузнецов Н. Л Испытания и надежность электрических машин: Учеб. Пособие для вузов по спец. "Электромеханика". - М.: Высш. шк., 1988. - 232 с: ил.], який полягає у тому, що випробовуваний АД приводить в рух навантажувальний генератор постійного струму (ГПС), якір якого з'єднаний з якорем двигуна постійного струму (ДПС) (схема "Генератор-двигун"). ДПС механічно з'єднаний з синхронним генератором (СГ), який віддає енергію до мережі. Для створення режиму рекуперації енергії СГ до мережі живлення, використовують регулювання частоти обертання ДПС за рахунок регулювання струму збудження ГПС. Недоліком даного способу випробувань є відносно низький коефіцієнт корисної дії і висока вартість, що обумовлено наявністю в системі великої кількості електричних машин. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється: - здійснення випробувань під навантаженням з рекуперацією енергії. Відомий спосіб прийнято як аналог корисної моделі, що заявляється. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, та вибраним як прототип є спосіб [Спосіб випробування асинхронних електродвигунів методом їх взаємного навантаження./ Патент Російської Федерації № 2433419 С1: кл. G01R 31/34/ Авілов В.Д., Володін А.І., Данковцев В.Т., Лук'янченко В.В., Панькін Є.В.], який полягає в тому, що механічно з'єднані АД підключають до однотипних ПЧ з загальною ланкою постійного струму. За допомогою ПЧ виконується плавний пуск випробовуваного АД до номінальної частоти обертання. Для створення режиму навантаження із використанням ПЧ, частоту живлення навантажувального АД знижують на 2-4 Гц, і в коло ланки постійного струму короткочасно протягом 1,5-2 с підключають активне навантаження в вигляді блока опорів, яке забезпечує гасіння енергії в межах 20-25 % від номінальної потужності АД. Завдяки цьому забезпечується стійкість системи самозбудження і, як наслідок, навантажувальний АД переходить в режим генератора, який через коло загальної ланки постійного струму передає енергію до випробовуваного АД. Недоліком даного способу є необхідність у використанні керованого тормозного модуля та підключенні активного навантаження у вигляді блока опорів, що використовуються для забезпечення переходу навантажувального АД в режим генератора. Наявність цих компонентів системи є джерелом додаткових втрат енергії і розсіювання тепла, а також потребує додаткових капіталовкладень для проведення випробувань. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється: - використання двох ПЧ для живлення навантажувальної та випробовуваної асинхронних двигунів; - створення навантаження для випробовуваного АД із рекуперацією енергії гальмування навантажувального АД у ланку постійного струму ПЧ; - можливість зміни частоти живлення як навантажувального, так і випробовуваного АД. В основі корисної моделі, що заявляється, поставлена задача вдосконалення способу випробувань АД під навантаженням із використанням ПЧ з рекуперацією енергії і зменшенням енергетичних витрат. Поставлена задача вирішується шляхом живлення випробовуваного та навантажувального асинхронних двигунів від перетворювачів частоти із реалізацією режиму стабілізації моменту навантажувального АД. Рекуперація електричної енергії гальмування навантажувального АД відбувається через загальну ланку постійного струму між перетворювачами частоти на випробуваний АД. Технічний результат полягає у зменшенні енерговитрат, що пояснюється можливістю використання рекуперованої енергії для живлення випробовуваного АД, а застосування режиму стабілізації моменту навантажувального АД забезпечує його роботу довільній частоті обертання ротора. 1 UA 117504 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель пояснюється кресленням, де зображено функціональну схему системи випробування асинхронних двигунів під навантаженням із використанням перетворювачів частоти, на якому прийнято позначення: 1, 2, 5 - автоматичні вимикачі; 3, 6 - запобіжники; 4, 7 магнітні пускачі; 8 - перетворювач частоти із скалярним управлінням; 9 - коло загальної ланки постійного струму між перетворювачами частоти; 10 - перетворювач частоти із векторним управлінням; 11, 12 - потенціометри; 13-LC-фільтр; 14, 15 - блоки датчиків напруги і струму; 16 датчик швидкості; 17 - випробовуваний асинхронний двигун; 18 - навантажувальний асинхронний двигун; 19 - пасова передача; АЦП - аналого-цифровий перетворювач (АЦП). Спосіб реалізується наступним чином. Для проведення випробувань під навантаженням, використовуються однотипні асинхронні двигуни, один з яких - випробовуваний, працює в двигунному режимі, а інший, навантажувальний - в генераторному режимі. Випробовувана 17 і навантажувальна 18 асинхронні двигуни з'єднуються механічно через пасову передачу 19 і електрично через загальну ланку постійного струму 9 перетворювачів частоти, в яку через автономний інвертор напруги перетворювача частоти 10, рекуперується енергія на випробовуваний двигун, генерована навантажувальним двигуном. Для захисту двигунів від струмів перевантаження та струмів короткого замикання використовуються автоматичні вимикачі 1, 2, 5 та запобіжники 3, 6. Для подачі напруги живлення на перетворювачі частоти використовують магнітні пускачі 4, 7. Для забезпечення нормованих показників електричної енергії, яка подається на випробовуваний двигун, на виході перетворювача частоти встановлюється LC-фільтр змінного струму 13. Після підключення електродвигунів 17, 18 до перетворювачів частоти 8, 10 включають загальний автоматичний вимикач 1 трифазного кола, а також автоматичні вимикачі 2, 5. Потенціометром 11 задається частота струму живлення випробовуваного асинхронного двигуна, а потенціометром 12 значення моменту навантаження навантажувального асинхронного двигуна. Використання керування перетворювачем частоти 10 навантажувальної машини 18 у режимі стабілізації моменту, забезпечує її роботу у генераторному режимі при довільній частоті обертання ротора. Генерована електрична енергія рекуперується до кола загальної ланки постійного струму 9 та споживається навантажувальною машиною. Контроль швидкості обертання на валу випробовуваного двигуна відбувається із використанням датчика швидкості 16. Датчики струму та напруги 14, 15 дозволяють фіксувати електричні параметри в реальному часі та записувати їх на персональний комп'ютер через АІДП за допомогою відповідного програмного забезпечення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб випробування асинхронних двигунів під навантаженням із використанням перетворювачів частоти, що полягає у підключенні випробовуваного двигуна до одного перетворювача частоти, а навантажувального двигуна до другого перетворювача, за допомогою перетворювача частоти, який під'єднаний до випробовуваного двигуна, відбувається плавний пуск цього двигуна до номінальної частоти живлення, створення навантаження для випробовуваного двигуна відбувається з використанням навантажувального двигуна, який з'єднаний механічно з випробовуваним двигуном, електрична енергія гальмування навантажувального асинхронного двигуна рекуперується до загальної ланки постійного струму між перетворювачами частоти і в подальшому йде на живлення випробуваного двигуна, який відрізняється тим, що для живлення навантажувального двигуна використовується перетворювач частоти з векторним управлінням, який налаштовується в режим стабілізації моменту, що забезпечує роботу навантажувального двигуна у генераторному режимі при довільній частоті обертання ротора. 2 UA 117504 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3