Способ бесприводного группового испытания синхронных генераторов

 

Использование: испытания без применения механического привода электрических синхронных генераторов для передвижных воздушных, водных и наземных транспортных средств, а также общепромышленного назначения при их серийном производстве. Сущность: при испытании взаимным нагружением группы синхронных генераторов одинаковой номинальной частоты и напряжения подключают к одному технологическому источнику питания, синхронизируют их с ним, выводят на заданный уровень по частоте и напряжению, а при измерении контролируемых параметров каждый синхронный генератор первой части группы перевозбуждают до заданной для него величины отдаваемого тока, а второй части группы - не довозбуждают до заданной для него величины потребляемого им тока. В качестве технологического источника питания используют один из испытуемых синхронных генераторов, и кроме того обеспечивают равенство суммарного отдаваемого тока первой группы синхронных генераторов суммарному потребляемому току второй группы. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам испытания без применения механического привода для испытания электрических синхронных генераторов (далее - генераторы), предназначенных, в основном, для передвижных воздушных, водных и наземных транспортных средств, а также общепромышленного назначения при их серийном производстве.

Известны способы испытаний с использованием механического привода роторов генераторов т.н. "редукторных стендов".

Редукторный стенд представляет собой систему постоянного тока "генератор-двигатель", генератор которой приводят во вращение от асинхронного двигателя, а электродвигатель постоянного тока стенда вращает входной вал редуктора-мультипликатора, имеющего, обычно, два синхронно вращающихся выходных вала, которые стыкуются с роторами испытуемых генераторов. Такой стенд позволяет в широких пределах менять частоту вращения ротора генератора. Стенды имеют достаточно сложную систему управления и автоматического регулирования и комплектуются дистанционно управляемыми активными и реактивными нагрузками.

Известно два способа нагружения при испытании генераторов с применением механического привода: Раздельным нагружением, когда каждый из двух испытуемых на одном стенде генераторов отдает вырабатываемую им электроэнергию только своей нагрузке взаимным нагружением двух испытуемых генераторов, когда одна машина, работая генератором, отдает вырабатываемую электроэнергию второй машине, работающей двигателем, а электродвигатель стенда только покрывает потери энергии в обеих машинах и редукторе стенда.

Способ взаимного нагружения двух генераторов при испытании с применением механического привода принят, как наиболее близкий аналог, предлагаемого способа бесприводного испытания взаимным нагружением.

Недостатком известных способов приводного испытания, в том числе и взаимным нагружением является необходимость применения специальных редукторных стендов.

Большая первоначальная стоимость стендов из-за большой металло и материалоемкости, сложности системы управления, дорогая эксплуатация и ограниченный ресурс приводит к большим амортизационным расходам при проведении испытаний генераторов, а 4-х кратное полное последовательное преобразование потребляемой электроэнергии в таких стендах, приводит к ее значительным и непроизводительным потерям. Все это увеличивает заводские расходы при серийном производстве генераторов.

Задача изобретения снижение заводских расходов на завершающем этапе серийного производства синхронных генераторов за счет отказа от редукторных стендов и дополнительного уменьшения расходов электроэнергии при проведении всех видов серийных испытаний синхронных генераторов.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способ бесприводного испытания синхронных генеpаторов использованы возможности перевозбужденной синхронной электрической машины, работающей в двигательном режиме, отдавать в сеть реактивную мощность, а недовозбужденной потреблять ее из сети, при этом все внутренние потери, работающих в таком режиме синхронных машин, полностью покрываются за счет потребления из сети активной мощности.

Испытательная установка по предлагаемому способу должна содержать технологический источник электроэнергии заданного уровня напряжения и частоты переменного тока, в качестве которого может использоваться испытуемый синхронный генератор с приводом от асинхронного двигателя, пусковая, синхронизирующая и регулирующая аппаратура. На одной испытательной установке по предлагаемому способу может одновременно испытываться группа из 2-10 и более генераторов. Общим требованиям к испытуемым генераторам одной группы являются одни и те же величины номинального напряжения и частоты переменного тока, при этом номинальные мощности и частоты вращения могут быть различными.

Одна группа испытуемых генераторов разбивается на две части, с, примерно, равными суммарными токами нагрузки. Затем каждый испытуемый генератор группы запускают в асинхронном режиме от технологического источника питания, синхронизируют его работу с этим источником и выводят источник питания на заданный программой испытания режим по напряжению и частоте переменного тока. Затем каждый генератор одной части группе перевозбуждают до заданной программой испытания величины отдаваемого этим генератором тока, а каждый генератор другой части группы недовозбуждают также до заданной программой испытания величины потребляемого этим генератором тока. Если при этом суммарный отдаваемый ток одной части группы испытуемых генераторов будет равен суммарному потребляемому току другой части группы, то технологический источник питания будет нагружен только активной мощностью, идущей на покрытие всех внутренних потерь во всех испытуемых генераторах. Такой режим испытания будет наиболее экономичен по потреблению электроэнергии на проведение испытаний.

Для снижения реактивной составляющей тока технологического источника питания при выведении испытуемых генераторов на заданный режим испытания, надо чередовать перевозбуждение одного генератора и недовозбуждение другого.

Все синхронные генераторы транспортных средств имеют на полюсах индуктора т. н. "демпферную клетку", аналогичную по устройству короткозамкнутой "беличьей клетки" асинхронного электродвигателя, что позволяет производить их асинхронный пуск, однако, только синхронные генераторы с контактными кольцами на роторе и некоторые другие типы синхронных генераторов позволяют производить безопасный для себя прямой асинхронный пуск от технологического источника питания. Но, даже в этом случае, для уменьшения пусковых токов, целесообразно снижение начального уровня напряжения технологического источника питания.

При асинхронном пуске бесщеточных (бесконтактных) синхронных генераторов с вращающимися на роторе диодами, для уменьшения обратного напряжения на этих диодах до безопасного для них уровня, возможно потребуется на первом этапе пуска не только снижения начального уровня напряжения, но и уменьшения частоты переменного тока. Если номинальная частота испытуемых генераторов больше 50 Гц. (400 Гц. или 1000 Гц. то первый этап асинхронного пуска можно осуществить от сети 50 Гц. при пониженном в несколько раз напряжении, например, от стандартного 36-и вольтового 3-х фазного трансформатора с дополнительными пусковыми сопротивлениями или без них. Второй и, если потребуется, последующие этапы пуска, возможны уже от технологического источника питания с нерегулируемой частотой переменного тока при одном или нескольких уровней напряжения на нем или с ограничением величины пускового тока, а значит и величины обратного напряжения на вращающихся диодах до безопасного для них уровня.

Режим проведения бесприводных групповых испытаний взаимным нагружением для серийного производства синхронных генераторов, режим асинхронного пуска и другие необходимые для проведения испытаний сведения должны включаться разработчиком в документацию на серийный выпуск этих генераторов.

Проведение по предлагаемому способу бесприводного испытания взаимным нагружением группы генераторов дает уменьшение потребления электроэнергии на проведение испытания одного генератора не менее, чем в 11 раз по сравнению с способом раздельного нагружения и не менее, чем в 3-4 раза, по сравнению с способом взаимного нагружения двух генераторов на приводных испытательных стендах.

Возможность осуществления изобретения подтверждается использованием только хорошо известных свойств синхронных электрических машин.

Формула изобретения

1. Способ бесприводного испытания взаимным нагружением группы синхронных генераторов, при котором роторы испытуемых синхронных генераторов одинаковой номинальной частоты и напряжения подключают к одному технологическому источнику питания, синхронизируют их с ним, выводят на заданый уровень по частоте и напряжению и измеряют величины контролируемых параметров, отличающийся тем, что при измерении контролируемых параметров каждый синхронный генератор первой части группы перевозбуждают до заданной для него величины отдаваемого им тока, а каждый синхронный генератор второй части группы недовозбуждают до заданной для него величины потребляемого им тока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве технологического источника питания используют один из испытуемых синхронных генераторов.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что обеспечивают равенство суммарного отдаваемого тока первой группы синхронных генераторов суммарному потребляемому току второй группы синхронных генераторов.