Пристрій навантаження машини постійного струму незалежного збудження з ємнісним накопичувачем

Реферат: Пристрій навантаження машини постійного струму незалежного збудження з ємнісним накопичувачем містить силовий перетворювач, з'єднаний через датчик струму з якірним колом випробуваної машини, напруга якого контролюється датчиком напруги, керований транзисторний перетворювач, з'єднаний через датчик струму з колом обмотки збудження випробуваної машини, датчики струму якірного кола та частоти обертання випробуваної машини, мікроконтролер, входи якого з'єднані з виходами аналого-цифрового перетворювача та електронно-обчислювальної машини, виходи якого з'єднані з входами аналого-цифрового та цифро-аналогового перетворювачів. Застосовують ємнісний накопичувач, керований комутатор кола ємнісного накопичувача, один керований транзисторний перетворювач в колі обмотки збудження випробуваної машини, входи аналого-цифрового перетворювача з'єднані з датчиками струму та напруги силового перетворювача, струму якоря, частоти обертання та струму збудження випробуваної машини, виходи цифро-аналогового перетворювача з'єднані з керуючим входом силового перетворювача, з входом комутатора мережного кола силового перетворювача, з керуючим входом керованого перетворювача випробуваної машини, з входом комутатора кола ємнісного накопичувача. UA 82258 U (54) ПРИСТРІЙ НАВАНТАЖЕННЯ МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ НЕЗАЛЕЖНОГО ЗБУДЖЕННЯ З ЄМНІСНИМ НАКОПИЧУВАЧЕМ UA 82258 U UA 82258 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електромеханіки, зокрема до електроприводу та систем навантаження електричних машин при післяремонтних або інших видах випробувань. Може бути застосована при побудові іспитового устаткування для електричних машин постійного струму незалежного збудження промислового застосування, а саме систем динамічного навантаження, які відрізняються тим, що струмове і механічне навантаження створюються шляхом формування за допомогою статичних джерел живлення динамічних режимів. Відома станція для випробування електричних двигунів постійного струму (Станция для испытания электрических двигателей. Пат. RU, 2271547 G01R31/34, Кулинич Ю.М., Кулинич А.К., 2006 г.), 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, ПІ-регулятор, широтно-імпульсний модулятор, автономний інвертор напруги та джерело реактивної потужності у вигляді конденсатора. Ознаки, які збігаються з ознаками корисної моделі, що заявляється: наявність керованого випрямляча, двигуна, датчиків напруги та струму, джерела реактивної потужності у вигляді конденсатора. 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. Усе вищезазначене свідчить про обмежені функціональні можливості пристрою. Відоме технічне рішення для навантаження двигунів постійного струму (Іспитова електромеханічна система і спосіб керування нею. Пат. UA, 62488 G01R31/34, Родькін Д.Й., Величко Т.В., Бялобржеський О.В., Барвінок Д.В., Прус В.В., Калашник С.С., 2003 p.), що включає випробуваний двигун постійного струму з електромагнітною системою збудження, тиристорними реверсивними перетворювачами 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, підключеним до трифазної мережі на вході тиристорного перетворювача у колі постійного струму, системами керування перетворювачами у колах обмоток збудження випробуваної і допоміжної машин постійного струму, системою керування тиристорного регулятора 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, система керування перетворювачем в колі обмотки збудження випробуваної машини постійного струму. Пристрою притаманні наступні недоліки: - необхідність використання реверсивного тиристорного перетворювача у колі якоря випробуваної машини; - застосування керованого конденсатора і додаткової системи 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; 1 UA 82258 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - тиристорні перетворювачі у колах збудження призводять до додаткових втрат і не виключають перенапруг в обмотках збудження електричних машин; - застосування додаткової електричної машини постійного струму зі своїми електромагнітними контурами й обертовими масами. Усе вищезазначене свідчить про обмежені функціональні можливості пристрою. Відомий пристрій для випробування двигунів постійного струму незалежного збудження (Пристрій взаємного навантаження машин постійного струму без механічного з'єднання валів. Пат. UA, 55009 Н02К15/00, Ломонос A.I., Бялобржеський О.В., Сулим А.О., 2010 р.), що містить силовий перетворювач, до якого паралельно під'єднані випробувальна машина і машинакомпенсатор, систему датчиків, керовані перетворювачі, з'єднані з обмотками збудження двигунів, аналого-цифровий перетворювач, мікроконтролер, цифро-аналоговий перетворювач, регулятори струму збудження та напруги силового перетворювача, комутатори мережного кола та якірного кола машини-компенсатора. 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, мікроконтролер, цифро-аналоговий перетворювач, транзисторний перетворювач в колі обмотки збудження випробуваної машини постійного струму. Пристрій має наступні недоліки: - застосування додаткової електричної машини постійного струму зі своїми електромагнітними контурами й обертовими масами; - наявність додаткового транзисторного перетворювача у колі збудження машиникомпенсатора; - задіяна значна кількість датчиків, входів аналого-цифрового перетворювача та регулятора для формування напруги у колі збудження машини-компенсатора; - значна вартість та масогабаритні показники додаткової електричної машини постійного струму незалежного збудження. Відоме технічне рішення прийнято як прототип пристрою, що заявляється. В основу корисної моделі поставлена задача навантаження випробуваного двигуна при незмінному напрямку потоку активної потужності силового перетворювача та мінімальному його ефективному значенні з використанням ємнісного накопичувача в якірному колі. Це досягається за рахунок наступного: - для формування в колі збудження напруги керування, що матиме низький рівень пульсацій, застосований один керований транзисторний перетворювач та регулятор струму збудження випробуваної машини; - коливання змінної складової струму силового перетворювача мінімізують за рахунок введення до схеми замість машини-компенсатора ємнісного накопичувача, який не має додаткових електромагнітних контурів та обертових частин; - в режимі компенсації через силовий перетворювач минатиме незмінний за напрямком струм, тому використовується нереверсивний силовий перетворювач; - створення незмінного напрямку потоку активної потужності силового перетворювача та мінімального його ефективного значення відбувається за рахунок введення до схеми керованого комутатора в колі ємнісного накопичувача. Вказані особливості пристрою дозволяють виключити додаткові навантажувальні агрегати, знизити вплив системи навантаження на мережу, виключити необхідність використання реверсивного керованого силового перетворювача, зменшити потужність та вартість іспитового обладнання. Корисна модель пояснюється кресленням, де показана блок-схема пристрою навантаження машин постійного струму незалежного збудження з ємнісним накопичувачем, де прийняті позначення: 1 - випробувана машина; 2 - датчик струму якірного кола випробуваної машини; 3 силовий перетворювач; 4 - датчик напруги якірного кола випробуваної машини; 5 - датчик швидкості обертання випробуваної машини; 6 - обмотка збудження випробуваної машини; 7 керований перетворювач в колі збудження випробуваної машини; 8 - датчик струму кола збудження випробуваної машини; 9 - регулятор струму збудження випробуваної машини; 10 ємнісний накопичувач; 11 - керований комутатор кола ємнісного накопичувача; 12 - датчик струму силового перетворювача; 13 - блок керування силовим перетворювачем; 14 - аналогоцифровий перетворювач; 15 - мікроконтролер; 16 - електронно-обчислювальна машина (ЕОМ); 17 - цифро-аналоговий перетворювач; 18 - комутатор мережного кола силового перетворювача. Пристрій навантаження машини постійного струму незалежного збудження з ємнісним накопичувачем включає силовий перетворювач, з'єднаний через датчик струму з якірним колом 2 UA 82258 U 5 10 15 20 25 30 35 випробуваної машини, напруга якого контролюється датчиком напруги, керований транзисторний перетворювач, з'єднаний через датчик струму з колом обмотки збудження випробуваної машини, датчики струму якірного кола та частоти обертання випробуваної машини, мікроконтролер, входи якого з'єднані з виходами аналого-цифрового перетворювача та електронно-обчислювальної машини, виходи якого з'єднані з входами аналого-цифрового та цифро-аналогового перетворювачів, ємнісний накопичувач, керований комутатор кола ємнісного накопичувача, один керований транзисторний перетворювач в колі обмотки збудження випробуваної машини, входи аналого-цифрового перетворювача з'єднані з датчиками струму та напруги силового перетворювача, струму якоря, частоти обертання та струму збудження випробуваної машини, виходи цифро-аналогового перетворювача з'єднані з керуючим входом силового перетворювача, з входом комутатора мережного кола силового перетворювача, з керуючим входом керованого перетворювача випробуваної машини, з входом комутатора кола ємнісного накопичувача. До складу пристрою навантаження (креслення) входять випробувана машина 1, що послідовно з датчиком струму якірного кола 2 підключена до силового перетворювача 3, напруга якоря машини 1 контролюється датчиком 4, частота 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 кола ємнісного накопичувана 11 паралельно підключений ємнісний накопичувач 10. Струм силового перетворювача контролюється датчиком 12. Пристрій працює наступним чином. Формування вихідної напруги силового перетворювача 3 здійснюється за сигналом керування блока 13. Обробка даних з датчиків та формування керуючих сигналів здійснюється аналого-цифровим перетворювачем 14, мікроконтролером 15 та цифро-аналоговим перетворювачем 17. Силове коло перетворювача 3 підключається до мережі за допомогою керованого комутатора 18 за командою цифро-аналогового перетворювача 17. Сигнали датчиків 12, 4, 2, 5, 8 надходять на входи 1-5 аналого-цифрового перетворювача 14 відповідно та передаються на вхід 1 мікроконтролера 15 з виходу аналого-цифрового перетворювача 14. На вхід 6 аналого-цифрового перетворювача 14 з виходу 1 мікроконтролера 15 подається керуючий сигнал на передачу даних. Сигнал керування формується ЕОМ 16 і передається на вхід 2 мікроконтролера 15. Вихід 2 мікроконтролера 15 з'єднаний з входом цифро-аналогового перетворювача 17. Керуючі сигнали з виходів 1-4 цифро-аналогового перетворювача 17 передаються на блоки 13, 18, 9, 11 відповідно. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Пристрій навантаження машини постійного струму незалежного збудження з ємнісним накопичувачем, що містить силовий перетворювач, з'єднаний через датчик струму з якірним колом випробуваної машини, напруга якого контролюється датчиком напруги, керований транзисторний перетворювач, з'єднаний через датчик струму з колом обмотки збудження випробуваної машини, датчики струму якірного кола та частоти обертання випробуваної машини, мікроконтролер, входи якого з'єднані з виходами аналого-цифрового перетворювача та електронно-обчислювальної машини, виходи якого з'єднані з входами аналого-цифрового та цифро-аналогового перетворювачів, який відрізняється тим, що застосовується ємнісний накопичувач, керований комутатор кола ємнісного накопичувача, один керований транзисторний перетворювач в колі обмотки збудження випробуваної машини, входи аналогоцифрового перетворювача з'єднані з датчиками струму та напруги силового перетворювача, струму якоря, частоти обертання та струму збудження випробуваної машини, виходи цифроаналогового перетворювача з'єднані з керуючим входом силового перетворювача, з входом комутатора мережного кола силового перетворювача, з керуючим входом керованого перетворювача випробуваної машини, з входом комутатора кола ємнісного накопичувача. 3 UA 82258 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4