Нагрузочное устройство Советский патент 1981 года по МПК G01R31/34 

Изобретение относится к устройства для испытания вращающих.ся машин с использованием полупроводниковых элементов для рекуперации энергии выраба тываемой или преобразуемой, в процессе испытаний в сеть переменного тока. Устройство может найти применение на испытательных станциях предприятий изготавливающих и ремонтирующих автотракторные двигатели, дизели, электрические машины и др., а также в исследовательских и учебных лабораториях. Известно нагрузочное устройство , для испытания вращающихся машин, содержащее асинхронный генератор и регулируемое сопротивление в цепи ротора генератора. Активная мощность, вырабатываемая генератором и в процессе испытаний, распределяется по двум каналам в с.оответс - ВИИ с зависимостью Рдг PC + Рр PC(I + S) , где Рдр - активная мощность асинхронного генератора; Р{; - мощность генерируемая статором;Рр - мощность генерируемая ротором ; S - скольжение. Мощность Р(ч передается в сеть переменного тока, а Рр расходуется на нагрев сопротивлений роторной цепи. Недостатком .известных устройств являются потери энергии в сопротивлениях цепи ротора, достигающими 50 от вырабатываемой генератором энергии и затруднения при решении задачи непрерывного и быстродействующего управления величиной сопротивления в цепи ротора и, следовательно, нагрузочного момента в процессе испытаний, что и ограничивает область применения этих систем. Наиболее близким к изобретению является устройство для испытания вращающихся машин, содержащее асинхронную Э машину с фазным ротором, статорная обмотка которой подключена к сети пе ременного тока, а в цепь роторной об мотки включен выпрямительный мост, к выходу которого через дроссель-накоп тель подсоединен зависимый инвертор блоком импульсно-фазового управления задающий блок, предназначенный для соединения с испытуемой машиной и подключенный к одному из входов сумм рующего усилителя, другие входы суммирующего усилителя соединены с датчиком тока цепи ротора, датчиком напряжения питания статора и датчиком скольжения, при этом вход датчика то соединен с выходом выпрямительного Mocta Г23. Управление нагрузочным моментом асинхронной машины при изменении частоты вращения основано на введении в цепь ротора добавочной ЭДС. При этом выпрямленное напряжение ротора уравновешивается противо-ЭДС инверто и падением напряжения в эквивалентном сопротивлении. Управление и стабилизация момента осуществляется автоматически путем изменения () в блоке импульснофазового управления инвертором по си гналам датчика напряжения, датчика т ка, датчика скольжения. Недостатки известного устройства его ограниченная область применения ввиду применения индивидуального инвертора и низкий коэффициент мощности установки при глубоком фазовом уп равлении инвертором. Коэффициент мощ ности асинхронного вентильного каска да характеризуется коэффициентом сдв га cos. PC Pp I() () где PC.,PC соответственно активные мощности генерируемых статором и ротором асинхронной машины 2; реактивные мощности потребляемые статором 2 и инвертором 5 из сети. МИЙ изменяется, в зависимости от угла управления инвертором 5 (|Ьхнь и соизмерима с мощностью машины 2. Реактивная мощность индуктивного характера, циркулируя по сети, переменного тока, вызывает дополнительные потери электроэнергии, что снижает энергетические показатели установки. Цель предлагаемого изобретения расширение области применения и увеличение КПД. Поставленная цель достигается тем, что нагрузочное устройство для испытания вращающихся машин снабжено ключевым элементом с блоком управления, вход ключевого элемента через дроссель-накопитель соединен с выходом выпрямительного моста, а выход со входом группового зависимого инвертора, причем блок управления ключевого элемента соединен с выходом суммирующего усилителя. На рисунке представлена схема нагрузочного устройства. Нагрузочное устройство для испытания вращающихся машин состоит из испытуемого первичного двигателя 1 , асинхронной машины с фазным ротором 2, трехфазного выпрямительного моста 3 дросселя-на копи теля 4, ключевого элемента 5 блока 6 вуправлении ключевым элементом, группового зависимого инвертора 7, блока 8 импульсно-фазового управления инвертором, задающего блока S датчика.10 скольжения, датчика П напряжения, датчика 12 тока, суммирующего усилителя 13. Первичный двигатель 1 соединен с ротором асинхронной машины 2, статорная цепь которой подключена ; сети переменного напряжения. Кольца фазт ного ротора малины 2 соединены с трехфазным выпрямительным мостом 3i который в цепи выпрямленного тока через дроссель-накопитель 4 связан с групповым зависимым инвертором 7. Инвертор 7 подключен к сети переменного тока со стороны постоянного тока, к инвертору 7 подсоединен ключевой элемент 5 и ключевые элементы параллельно подключенных нагрузочных агрегатов. Датчик 11 напряжения, блок 6 управления ключевым элементом и блок 8 импульсно-фазового управления инвертором связаны с сетью переменного напряжения. Датчик 10 скольжения связан с контактными кольцами асинхронной машины, датчик 12 тока связан с цепью выпрямленного тока ротора машины 2. Выходы задающего .блока 9 датчиков 10-12 связаны с входом суммирующего усилителя 13, вход которого соединен с входом блока Б управления ключевым элементом. Управляющие электроды ключевого элемента 5 связаны с выходом блока 6. 5 Управляющие электроды инвертора 7 связаны с выходом блока 8 импульснофазового управления инвертором. Нагрузочное устройство работает следующим образом. Первичный двигатель 1 приводит во вращение асинхронную машину 2 с часто той, превышающей синхронную скорость при этом машина 2 создает тормозной момент, и активная мощность, генерируемая в статоре, передается в питаю щую сеть непосредственно, а для рекуперации активной мощности ротора при менено выпрямительно-инверторное устройство в составе выпрямительного моста 3i дросселя-накопителя k, ключе вого элемента 5 и группового зависимого инвертора 7. Выпрямленное напряжение ротора act хронной машины 2 через ключевой элемент 5 подводится к групповому зависи мому инвертору 7, работающему при постоянном минимальном угле управления Управление нагрузкой машины 2 осуществляется ключевым элементом 5« Замыкание ключевого элемента 5 вызывает нарастание тока и накопление электромагнитной энергии в дросселенакопителе k. При размыкании ключево го элемента 5 напряжение на его выхо де возрастает до величины, превышающей противо-ЭДС группового зависимог инвертора 7 и происходит сброс накопленной энергии в сеть переменного тока. Относительная продолжительность включения ключевого элемента 5 изменяется в зависимости от величины напряжения цепи ротора по сигналу задающего блока 10. Стабилизация момем та нагрузки осуществляется автоматически по сигналам датчика 10 скольжения, датчика 11 напряжения, датчика 12 тока. Все сигналы передаются на вход суммирующего усилителя 13 и на блок 6 управления ключевым элементом. Устройство является универсальным так как при нескольких ключевых элементах может работать на различные виды нагрузок:.генераторы постоянного тока, синхронные генераторы, гене раторы ВЫСО.КОЙ частоты, статические преобразователи, трансформаторы и т. Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества. 7 Нагрузочное устройство является универсальным, так как при наличии нескольких ключевых элементов группового инвертора позволяет одновременно вести испытания нескольких агрегатов вне зависимости от типа, тока, режима работы. Импульсное управление обеспечивает высокую точность регулирования по любому закону, помехозащищенность. Кроме того, нагрузочное устройство имеет высокие энергетические показатели - коэффициент мощности, КПД. Так как зависимый групповой инвертор работает с оптимальным углом управления и потребляет минимум реактивной мощности, коэффициент сдвига близок к 0,9. Формула изобретения Нагрузочное устройство для испытания вращающихся машин, содержащее асинхронную машину с фазным ротором, статорная обмотка которой подключена к сети переменного тока, а в цепь роторной обмотки включен выпрямительный мост, к выходу которого через дроссельнакопитель подсоединен зависимый инвертор с блоком импульсно-фазового управления, зада|{)щий блок, предназначенный для соединения с испытуемой машиной и подключенный к одному из входов суммирующего усилителя, другие входы суммирующего усилителя соединены с датчиком тока цепи ротора, датчиком напряжения питания статора и датчиком скольжения, при этом вход датчика тока соединен с выходом выпрямительного моста, отли 1ающееся тем,что, с целью расширения области применения и увеличения КПД, снабжено ключевым элементом с блоком управления, вход ключевого элемента через дроссель-накопитель соединен с выxoдo выпрямительного моста, а выход - со входом группового зависимого инвертора, причем блок управления ключевого элемента соединен с выходом суммирующего усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шенфер К. И., Свириденко П. А. Рекуперация энергии авиационных двигателей при их испытаниях. Известия АН СССР, ОТН, № 5-6, . 2.Известия ВУЗОВ Энергетика, № 11 , 1367, с. .

i

4 9v9SL.r

/2

с

/v

ffc мючевьич э/гспентп Л19реи1/1еяьно paSemafo ffI щик aeptгtrmol

Vcimtt fy/ ,