устройство для испытаний бесколлекторных электрических машин переменного тока

Формула изобретения

Устройство для испытаний бесколлекторных электрических машин переменного тока содержит испытуемую бесколлекторную электрическую машину, подключенную к выходу статического преобразователя частоты и напряжения, на вход которого подключен источник постоянного тока, ротор испытуемой машины механически соединен с якорем генератора постоянного тока независимого возбуждения, а генератор постоянного тока подключен ко входу статического преобразователя частоты и напряжения, отличающееся тем, что генератор постоянного тока подключен параллельно источнику постоянного тока ко входу статического преобразователя частоты и напряжения, обмотка независимого возбуждения генератора постоянного тока подключена к выходу выпрямительного устройства возбуждения, а его устройство управления подключено к выходу функционального преобразователя, вход которого подключен к выходу алгебраического сумматора напряжений, а входы алгебраического сумматора напряжений подключены к датчику напряжения источника постоянного тока и датчику напряжения генератора постоянного тока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области испытания мощных бесколлекторных машин переменного тока, а также частотно-регулируемых приводов на их основе на испытательных станциях электромашиностроительных заводов и научно-исследовательских организаций.

Известно устройство для испытания асинхронного тягового двигателя с короткозамкнутым ротором (Патент Российской Федерации N 2023274, МКИ 5 G 01 R 31/34), содержащее электрический и механический соединительные узлы, первый и второй нагрузочные генераторы, первый и второй приводные двигатели, первый механический соединительный узел жестко закреплен на валу первого нагрузочного генератора, вторые выводы якорной обмотки первого приводного двигателя и первого нагрузочного генератора соединены между собой, первый вывод первого приводного двигателя соединен с общей шиной, фазы статорной обмотки второго нагрузочного генератора соединены с соответствующими зажимами электрического соединительного узла, вал первого приводного двигателя механически соединен с валом второго нагрузочного генератора. Схема позволяет повышать точность испытаний и снижать потери мощности при испытаниях. Основной недостаток устройства состоит в том, что испытания проводятся только при синусоидальном напряжении, т.е. нет возможности проводить испытания в реальных условиях его работы от преобразователя при несинусоидальном токе и напряжении, что сказывается на точности определения потерь, коэффициента полезного действия, превышения температур обмоток и других характеристик двигателя, определяемых при испытаниях.

Более близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство для испытаний бесколлекторных электрических машин переменного тока (Патент Российской Федерации N 2071608, МКИ 6 G 01 R 31/34). Оно содержит два приводных двигателя (постоянного тока и асинхронный). Первый механически соединен со вторым нагрузочным генератором постоянного тока, а второй подключен к сети переменного тока. Статический преобразователь частоты через второй соединительный узел подключен ко второму нагрузочному генератору, а через первый - к испытуемой машине, которая через соединительный узел сочленена с первым нагрузочным генератором. Основной недостаток устройства состоит в том, что значительный каскад электрических машин снижает кпд устройства и увеличивает потребление электроэнергии.

Задачей изобретения является упрощение схемы испытаний и уменьшение потребления электроэнергии.

Это достигается тем, что в известном устройстве испытаний, содержащем испытуемую бесколлекторную электрическую машину, подключенную к выходу статического преобразователя частоты и напряжения, на вход которого подключен источник постоянного тока, ротор испытуемой машины механически соединен с якорем генератора постоянного тока независимого возбуждения, а генератор постоянного тока подключен ко входу статического преобразователя частоты и напряжения параллельно источнику постоянного тока, обмотка независимого возбуждения генератора постоянного тока подключена к выходу выпрямительной установки возбуждения, вход которой подключен к источнику переменного тока, а его устройства управления подключено к выходу функционального преобразователя, вход которого подключен к выходу алгебраического сумматора напряжений, а его вход подключен к датчику напряжения источника постоянного тока и датчику напряжения генератора постоянного тока.

За счет уменьшения по сравнению с прототипом количества приводных двигателей упрощается силовая схема и экономится электроэнергия.

Принципиальная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит испытуемую бесколлекторную электрическую машину 1, подключенную к выходу статического преобразователя частоты и напряжения 2, ротор 3 которой механически соединен с якорем 4 генератора постоянного тока 5, а генератор постоянного тока 5 подключен ко входу статического преобразователя частоты и напряжения 2 параллельно источнику постоянного тока 6, обмотка независимого возбуждения 7 генератора постоянного тока 5 подключена к выходу выпрямительной установки возбуждения 8, вход которой подключен к сети переменного тока 9, а его устройство управления 10 подключено к выходу функционального преобразователя 11, вход которого подключен к алгебраического сумматора напряжений 12, а его входы подключены к датчику напряжения источника постоянного тока 13 и датчику напряжения генератора постоянного тока 14.

Устройство работает следующим образом. На вход статического преобразователя частоты и напряжения 2 подается напряжение от источника постоянного тока 6. Устройством управления 15 на выходе его формируется переменное напряжения требуемой частоты и амплитуды, которое подается на статорную обмотку испытуемой бесколлекторный электрической машины 1. Если испытуемая электрическая машина является асинхронной или реактивной синхронной, то она приходит во вращение. В случае, когда испытуемая электрическая машина является синхронной обычного исполнения, она приводится во вращение включением возбуждения. Так как ротор 3 испытуемой электрической машины механически соединен с якорем 4 генератора постоянного тока 5, то он также приводится во вращение. С выхода выпрямительной установки возбуждения 8 подается напряжение на обмотку возбуждения 7 генератора постоянного тока 5. С помощью устройства управления возбуждением 10 регулируют величину тока в обмотке возбуждения 7 генератора постоянного тока 5 до тех пор, пока показание вольтметра 16 будет равно нулю. Т.е. когда напряжение генератора постоянного тока 5 будет равно напряжению источника постоянного тока 6. После этого включают контактор 17. На вход алгебраического сумматора напряжений 12 подаются сигналы от датчика напряжения 13 источника постоянного тока 6 и датчика напряжения 14 генератора постоянного тока 5. В установившемся режиме на выходе сумматора напряжений 12 сигнал отсутствует, так как напряжение источника постоянного тока 6 равно напряжению генератора постоянного тока 5. При изменении режима бесколлекторной электрической машины 1 изменяется выходное напряжение генератора постоянного тока 5 и на выходе алгебраического сумматора напряжений 12 появляется сигнал, пропорциональный алгебраической сумме выходных сигналов датчика напряжения 13 источника постоянного тока 6 и датчика напряжения 14 генератора постоянного тока 5, который поступает на вход функционального преобразователя 11. Выходной сигнал функционального преобразователя 11 подается на вход устройства управления 10 выпрямительной установки возбуждения 8 и согласно его характеристике определяется угол открытия тиристоров выпрямительной установки возбуждения 8, таким образом задается необходимая величина тока в обмотке возбуждения 7 генератора постоянного тока 5, необходимая для уравнивания напряжений источника постоянного тока 6 и генератора постоянного тока 5, и этим достигается новое устойчивое положение устройства.

За счет уменьшения по сравнению с прототипом количества приводных двигателей упрощается силовая схема и экономится электроэнергия за счет исключения затрат на электрические и механические потери в исключенном приводном двигателе.

Устройство работает по схеме взаимной нагрузки (возвратной работы) с покрытием потерь в нем от источника постоянного тока.

Примером конкретного исполнения может служить устройство для испытания асинхронного тягового двигателя НТА-350 номинальной мощности 350 кВт. Нагрузочным генератором служил тяговый двигатель постоянного тока НБ-418К, а статическим преобразователем частоты и напряжения преобразователь УПСЗ электропоезда ЭНЗ номинальной мощности 700 кВт. В качестве датчиков напряжения были использованы датчики типа LEM LV-100. Выпрямительная установка возбуждения использовалась типа ВУВ-758 электровоза ВЛ80т. В качестве функционального преобразователя использовался модернизированный функциональный преобразователь электровоза ВЛ80т.