Нагрузочное устройство Советский патент 1980 года по МПК H02K15/00 

1

Изобретение относится к области электрических машин, а именно к стендам для исследования их характеристик, и может быть использовано для испытания электрических машин постоянного и переменного тока.

Для искусственного создания тормозного момента на валу при проведении исследований, наладке и испытаниях вра1ш;аюш,ихся устройств и механизмов, например, соединительных муфт, редукторов, в том числе и непосредственно электродвигателей нрименяются различные типы нагрузочных устройств: механические, гидравлические и электромагнитные тормоза, электрические генераторы и т. п. 1-2.

Наиболее удобным и экономически эффективным из них является электрический генератор, особенно при работе в режиме рекуперации электроэнергии в сеть. Экономическая эффективность здесь тем больше, чем больше нагрузочная мош,ность и продолжительнее режим работы.

Однако практическое осуш,ествление режима рекуперации электроэнергии в сеть переменного тока при переменной частоте враш,ения генератора достаточно сложно. Поэтому, несмотря на очевидный экономический эффект, применение его ограничено.

Мош,ность, выделяемая в нагрузочном генераторе, чаш,е рассеивается на специально предусматриваемых балластных сопротивлениях.

5 При осушествлении режима рекуперации (обычно в мош,ных установках) используют промежуточные преобразователи частоты (переменной - генератора в постоянную частоту сети) или рода тока, в частности,

10 ведомые сетью инверторы. В качестве такого инвертора используют, например серийные управляемые статические выпрямители, предназначенные для питания регулируемых электроприводов постоянного тока, в которых предусмотрен инверторный режим для рекуперативного торможения 3.

К недостаткам известного устройства относится громоздкость, сравнительно высокая стоимость, сложность управления, сравнительно низкая надежность.

Известно также нагрузочное устройство для испытаний электродвигателей с механизмами, содержаш,ее нагрузочный генератор с регулятором возбуждения, приводной двигатель, силовые цепи постоянного тока которых соединены последовательно с источником питания постоянного тока, датчик

39 скорости 4.

Однако данное устройство имеет недостаточный диапазон регулироВайий.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования.

Для этого источник напряжения питания снабжен регулятором напряжения, входы которого соединены с датчиком скорости, а на выходе источника и в силовой цепи постоянного тока нагрузочного егнератора согласно включены выпрямительные элементы.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - устройство с приводным двигателем постоянного тока, нагрузочным генератором переменного тока (первый вариант) ; на фиг. 3 - устройство с приводным двигателем и нагрузочным генератором переменного тока (второй вариант); на фиг. 4 - то же, но в случае приводного двигателя и нагрузочного генератора постоянного тока (третий вариант); на фиг. 5 - устройство с электродвигателем переменного тока и генератором постоянного тока (четвертый вариант).

Нагрузочное устройство содержит регулируемый источник 1 постоянного тока (например тиристорный выпрямитель), приводной электродвигатель 2, испытуемый механизм 3, нагрузочный генератор 4, регулятор 5 частоты вращения и тока приводного электродвигателя, датчик 6 частоты вращения (например тахогенератор), датчик 7 тока, регулятор 8 нагрузочного момента или мощности, шунтирующий выпрямительный элемент 9 (диод), выпрямительный мост 10.

Устройство работает следующим образом.

С помощью регулятора 5 поддерживается заданная частота вращения приводного электродвигателя 2 и ограничивается величина тока в цепи постоянного тока.

Механическая энергия электродвигателя 2 передается генератору 4, где преобразуется в электрическую и передается обратно к электродвигателю 2.

В процессе передачи и преобразования энергии возникают лишь естественные потери: на трение, на перемагничивание стали и нагревание проводников электрических машин и других элементов системы. Искусственного рассеивания энергии на балластных сопротивлениях нет. Естественные потери компенсируются основным источником питания, мощность которого может выбираться, исходя из величины этих потерь.

Таким образом, фактически имеет место режим рекуперации электроэнергии в сеть без специальных регулируемых преобразователей.

Для устойчивой работы система должна быть снабжена автоматическими регуляторами частоты вращения и тока электродвигателя и тормозного момента (или мощности), развиваемого нагрузочным генератором.

Регуляторы обеспечивают поддержание заданных значений частоты вращения и тормозного момента (мощности) и ограничение величины тока в основной цепи постоянного тока.

Установка заданий обеспечивается с помощью задатчиков Уст. п, I, Уст. М, Р.

Для обеспечения непрерывного протекания в цепи постоянного тока. Индуктированного генератором 4, выход основного регулируемого источника 1 шунтируется диодом 9. Аналогично, в случае применения

нагрузочного генератора 4 постоянного тока, для обеспечения режимов пуска и холостого хода электродвигателя 2 устанавливается шунтирующий диод и на выходе генератора 4 (на фиг. 1 -не показано).

В зависимости от рода тока приводного электродвигателя 2 и нагрузочного генератора 4 возможны четыре варианта практической реализации предложения. Эти варианты иллюстрируют схемы на фиг. 2-5.

Якорь приводного электродвигателя 2 включен в цепь постоянного тока непосредственно, а генератор 4 переменного тока - через неуправляемый выпрямительный мост 10 (фиг. 2).

Нагрузочный генератор 4 включается в цеп. постоянного тока через неуправляемый выпрямитель 10, а приводной электродвигатель 1 через регулируемый инвертор И (фиг. 3).

Вместо неуправляемого выпрямителя для обеспечения пуска и холостого хода приводного электродвигателя 2 включен, как указывалось выше, диод 10. Якорь электродвигателя 2 включается в коитур непосредственно (фиг. 4).

Генератор 4 и двигатель 2 включены аналогично тому, как показано на фиг. 3 и 4 соответственно (фиг. 5).

Предлагаемое устройство отличается простотой, удобством управления и эксплуатации, более высокой надежностью и обеспечивает больший диапазон регулирования характеристик испытываемых механизмов.

Формула изобретения

Нагрузочное устройство для Механических и виброакустических исттытаний электродвигателей с механизмами, содержащее нагрузочный генератор с регулятором возбуждения, прйкоднйй двигатель, силовые цепи постоянного тока которых соединены последовательно с источником питания постоянного тока, датчик скорости, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, источник напряжения питания снабжен регулятором напряжения, вход которого соединен с датчиком скорости, а на выходе источника и в

силовой цепи постоянного тока нагрузочного генератора согласно включены выпрямнтельные элементы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

СССР

1. Авторское свидетельство № 442552, кл. Н 02К 15/00, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 342260, кл. Н 02К 15/00, 1969.

3.Каталог № 05.03.30.69. Тиристорные преобразователи серии ПТТ и ПТТР.

4.Ипатенко В. Н. Испытательный стенд для исследования нагрева асинхронных двигателей в различных эксплуатационных режимах, «Электротехника, № 1, 1977, с. 27-29.

ycm.fi,P