Пристрій взаємного навантаження машин постійного струму без механічного з’єднання валів

Пристрій взаємного навантаження машин постійного струму без механічного з'єднання валів, що містить силовий перетворювач, з'єднаний через датчик струму з якірними колами випробуваної машини і машини-компенсатора, напруга яких контролюється датчиками, керовані перетворювачі з'єднані через датчики струму з обмотками збудження, датчики швидкості обертання, який відрізняється тим, що додатково містить керовані транзисторні перетворювачі, пристрій оснащений U 1 3 двигуна постійного струму під'єднується реверсивний силовий перетворювач, потужність якого в колі якоря дорівнює чи перевищує потужність випробуваного двигуна. Це унеможливлює застосування систем у мережах обмеженої потужності, характерних для електроремонтних підприємств; - тиристорні перетворювачі у колах збудження призводять до додаткових втрат і не виключають перенапруг в обмотках збудження електричних машин; - при роботі перетворюючих пристроїв, подібних тим, що живлять двигун у відомому пристрої, спектр вихідних напруг залежить від особливостей керування перетворювачем, кількості фаз і способу керування перетворювачем. Спектр гармонік напруги при цьому обмежений, що не дозволяє одержати достатню точність при діагностиці параметрів випробуваного двигуна. Усе вищезазначене свідчить про обмежені функціональні можливості пристрою, недостатній точності одержуваних результатів при діагностиці параметрів електромеханічного устаткування. Відома станція для випробування електричних двигунів постійного струму (Станция для испытания электрических двигателей. Пат. RU, 2271547 G01R 31/34), що включає трансформатор, керований випрямляч, інвертор, двигун, генератор, перший та другий реактори, з'єднувальний вал, датчик напруги, перший та другий датчики струму, пристрій обчислення вхідного активного струму, перший та другий елементи порівняння, ПІрегулятор, широтно-імпульсний модулятор, автономний інвертор напруги та джерело реактивної потужності у вигляді конденсатора. Ознаки, які збігаються із ознаками винаходу, що заявляється: керований випрямляч, двигун, датчики напруги та струму. Відома станція для випробування електричних двигунів постійного струму має наступні недоліки: - механічне з'єднання валів, що унеможливлює випробування електричних машин постійного струму різного типономіналу в умовах масового виробництва; - необхідність використання реверсивного тиристорного перетворювача в колі якоря випробуваної машини; - застосування конденсатора і додаткової системи керування з формуванням вихідної напруги; - тиристорні перетворювачі у колах збудження призводять до додаткових втрат і не виключають перенапруг в обмотках збудження електричних машин; - використовується компенсатор, розташований у колі змінної напруги між трансформатором та силовим перетворювачем, тому потужність силового перетворювача дорівнює потужності випробуваного двигуна, що унеможливлює застосування системи у мережах обмеженої потужності, характерних для електроремонтних підприємств; - наявність двох додаткових реакторів у колі якоря впливає на енергопроцеси в системі та знижує вірогідність навантаження. Відоме технічне рішення для навантаження двигунів постійного струму (Іспитова електромеханічна система і спосіб керування нею. Пат. UA, 55009 4 62488 G01R 31/34), що включає випробуваний двигун постійного струму з електромагнітною системою збудження, тиристорним реверсивним перетворювачем напруги в колі якоря й у колі збудження, системою датчиків, обчислювальний блок, аналого-цифровий перетворювач із комутатором каналів на вході, цифро-аналоговим перетворювачем. Пристрій додатково оснащений допоміжною електромагнітною системою збудження, підключеною на затискачі випробуваного двигуна, тиристорним регулятором ємнісного струму, підключеного до трифазної мережі на вході тиристорного перетворювача у ланцюзі постійного струму, системами керування збудниками випробуваної і допоміжної машин постійного струму, системою регулювання тиристорним регулятором ємнісного струму, системою регулювання реверсивного перетворювача з незалежним керуванням кожного із шести вентилів мостового реверсивного перетворювача. Ознаки, які збігаються із ознаками корисної моделі, що заявляється: двигун постійного струму з електромагнітною системою збудження, система датчиків, аналого-цифровий перетворювач із комутатором каналів на вході, цифро-аналоговий перетворювач, системи керування збудниками випробуваної і допоміжної машин постійного струму. Пристрою притаманні наступні недоліки: - необхідність використання реверсивного тиристорного перетворювача у колі якоря випробуваної машини; - застосування керованого конденсатора і додаткової система імпульсно-фазового керування з формуванням спектру гармонік вихідної напруги; - наявність шести вентилів мостового перетворювача з встановленням різних кутів керування у анодній і катодній групах перетворювача ускладнює систему керування з незалежним регулюванням кутів керування; - тиристорні перетворювачі у колах збудження призводять до додаткових втрат і не виключають перенапруг в обмотках збудження електричних машин. Відомий винахід прийнято у якості прототипу пристрою, що заявляється. В основу корисної моделі поставлено задачу навантаження випробуваного двигуна при незмінному напрямку потоку активної потужності силового перетворювача та мінімальному його ефективному значенні з використанням додаткової електричної машини-компенсатора. Це досягається за рахунок наступного: - для формування по ланцюгу збудження напруги керування, що матиме низький рівень пульсацій, застосовані керовані транзисторні перетворювачі; - в режимі компенсації через силовий перетворювач минатиме незмінний за напрямком струм, тому використовується нереверсивний перетворювач; - для нереверсивного перетворювача немає необхідності використовувати додаткову систему імпульсно-фазового керування з формуванням спектра гармонік вихідної напруги; - в режимі компенсації коливання змінної 5 складової струму перетворювача мінімізують за рахунок зміни кута керування перетворювачем машини-компенсатора відносно сигналу керування перетворювачем випробуваної машини, тому немає необхідності в застосуванні додаткового керованого конденсатора. Корисна модель пояснюється кресленнями: фіг. 1 - Блок-схема системи навантаження з електромеханічним компенсатором, де прийняті позначення: 1 - досліджувана машина; 2 - датчик струму якірного кола досліджуваної машини; 3 - силовий перетворювач; 4 - датчик напруги якірного кола досліджуваної машини; 5 - датчик швидкості обертання досліджуваної машини; 6 - обмотка збудження досліджуваної машини; 7 - керований перетворювач в колі збудження досліджуваної машини; 8 - датчик струму кола збудження досліджуваної машини; 9 - регулятор струму збудження досліджуваної машини; 10 - електрична машинакомпенсатор; 11 - керований контактор; 12 - датчик струму якірного кола машини-компенсатора; 13 датчик швидкості обертання машиникомпенсатора; 14 - обмотка збудження машиникомпенсатора; 15 - керований перетворювач в колі збудження машини-компенсатора; 16 - датчик струму кола збудження машини-компенсатора; 17 регулятор струму збудження машиникомпенсатора; 18 - блок керування силовим перетворювачем; 19 - аналого-цифровий перетворювач; 20 - мікроконтролер; 21 - електроннообчислювальна машина; 22 - цифро-аналоговий перетворювач; 23 - керований комутатор; фіг. 2 Залежності струмів електричних машин та силового перетворювача (без зміни (фіг. 2, а) та зі зміною кута зсуву керуючих сигналів (фіг. 2, б) що подаються на керовані перетворювачі), де прийняті позначення: I1 - струм якірного кола досліджуваної машини; І2 - струм якірного кола машиникомпенсатора; ІΣ - струм силового перетворювача. Пристрій містить силовий перетворювач, з'єднаний через датчик струму з якірними колами випробуваної машини і машини-компенсатора, напруга яких контролюється датчиками, керовані транзисторні перетворювачі з'єднані через датчики струму з обмотками збудження, датчики швидкості обертання, аналого-цифровий перетворювач, мікроконтролер, цифро-аналоговий перетворювач, входи аналого-цифрового перетворювача з'єднані з датчиками струму силового перетворювача, напруги якоря, швидкості обертання випробуваного двигуна, струму якоря машини-компенсатора, швидкості обертання машини-компенсатора, струму збудження машини-компенсатора, струму збудження випробуваної машини, виходи цифроаналогового перетворювача з'єднані з керуючим входом силового перетворювача, з входом кому 55009 6 татора мережного кола силового перетворювача, з керуючим входом керованого перетворювача випробуваної машини, з входом комутатора якірного ланцюга машини-компенсатора, з керуючим входом керованого перетворювача машиникомпенсатора, входи мікроконтролера з'єднані з виходами аналого-цифрового перетворювача та ЕОМ, виходи мікроконтролера з'єднані з входами аналого-цифрового та цифро-аналогового перетворювачів. До складу іспитової системи (фіг. 1) входять досліджувана машина 1, що послідовно з датчиком струму 2 підключена до силового перетворювача 3, напруга якоря машини 1 контролюється датчиком 4, швидкість обертання - датчиком 5, струм обмотки збудження 6 машини 1 регулюється керованим перетворювачем 7 і контролюється датчиком 8. Для компенсації електромагнітної інерції в колі збудження вхід керованого перетворювача 7 з'єднаний з виходом регулятора струму збудження 9. Для досягнення незмінного за напрямком струму силового перетворювача 3 при мінімальному його середньому значенні за допомогою керованого контактора 11 паралельно підключена електрична машина-компенсатор 10. Струм машини-компенсатора контролюється датчиком 12, швидкість обертання - датчиком 13. Для регулювання струму збудження обмотки 14 машини - компенсатора 10 застосовується керований перетворювач 15, струм якого контролюється датчиком 16. Для зниження впливу електромагнітної інерції обмотки 14 керуючий вхід перетворювача 15 з'єднаний з регулятором 17. Формування вихідної напруги силового перетворювача 3 здійснюється за сигналом керування блоку 18. Обробка даних з датчиків та формування керуючих сигналів здійснюється аналогоцифровим перетворювачем 19, мікроконтролером 20 та цифро-аналоговим перетворювачем 22. Силове коло перетворювача 3 підключається до мережі за допомогою керованого комутатора 23 за командою цифро-аналогового перетворювача 22. Сигнали датчиків 2, 4, 5, 12, 13, 16, 8 надходять на входи 1-7 аналого-цифрового перетворювача 19 відповідно та передаються на вхід 1 мікроконтролера 20 з виходу аналого-цифрового перетворювача 19. На вхід 8 аналого-цифрового перетворювача 19 з виходу 1 мікроконтролера 20 подається керуючий сигнал на передачу даних. Сигнал керування формується ЕОМ 21 і передається на вхід 2 мікроконтролера 20. Вихід 2 мікроконтролера 20 з'єднаний з входом цифро-аналогового перетворювача 22. Керуючі сигнали з виходів 1-5 цифроаналогового перетворювача 22 передаються на блоки 18, 23, 9, 11, 17 відповідно. 7 55009 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 55009 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601