Электрифицированный стенд для исследования асинхронных и синхронных генераторов

 

Изобретение относится к устройствам для исследования параметров генераторов и может быть использовано при лабораторных и производственных испытаниях синхронных и асинхронных генераторов. Технический результат заключается в стабилизации частоты и скорости исследуемого генератора, для чего в регуляторе скорости приводного двигателя используется синхронизация напряжения исследуемого генератора. Стенд содержит переключатель режима синхронизации и блок управления силовым блоком приводного двигателя генератора. Блок управления реализует функцию фазоимпульсного управления силовым блоком и содержит узел синхронизации, с которым соединен выходными контактами переключатель режима синхронизации, который соединен входными контактами с сетью и выходом генератора. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для исследования параметров генераторов и может использоваться при лабораторных и производственных испытаниях синхронных и асинхронных генераторов.

Исследование электрических машин может быть выполнено одним из методов, рекомендованных в стандартах.

Эти известные схемы для исследования и испытания электрических машин имеют ряд существенных недостатков, заключающихся в том, что при исследовании необходимо вручную оператору поддерживать тот или другой параметр генератора. Схемы автоматического регулирования и управления часто не удовлетворяют требованиям по стабильности, качественным и стоимостным показателям (Справочник по автоматизированному электроприводу/ Под ред. В.А.Елисеева и А.В.Шаянского. -М.: Энергоатомиздат, 1983, с.241 - 260.).

Наиболее близким по техническому решению является стенд для испытания автотракторных генераторов по а. с. СССР N 1095116, G 01 R 31/34, от 30.05.84. Бюл.N 20 Известное устройство предназначено для проведения испытаний автотракторных генераторов, в частности для снятия токоскоростных характеристик.

Устройство содержит приводной двигатель генератора с блоком питания и управления, блок измерения частоты вращения, причем блок управления приводного двигателя выполнен в виде цифроаналоговой системы, вход которой присоединен к блоку задания напряжения.

При исследовании синхронных и асинхронных генераторов необходимо точно стабилизировать частоту. Особенно сложно этот процесс осуществить в асинхронных генераторах, так как их частота зависит от скольжения, а последнее от нагрузки генератора.

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечить необходимые требования по синхронизации частоты в статических и динамических режимах.

Техническим решением предлагаемого изобретения является стабилизация частоты исследуемых генераторов в статических и динамических режимах.

Задача достигается, тем, что электрифицированный стенд для исследования асинхронных и синхронных генераторов, содержащий приводной двигатель генератора, силовой блок, блок управления, датчик скорости дополнительно содержит переключатель режима синхронизации, а блок управления реализует функцию фазоимпульсного управления и содержит аналого-цифровой преобразователь и узел синхронизации, причем приводной двигатель генератора механически связан с валом исследуемого генератора и датчиком скорости, при этом тиристоры силового блока соединены в трехфазную схему выпрямления, вход которой соединен с сетью, а выход "+" и "-" с якорем приводного двигателя, переключатель режима синхронизации выходными контактами соединен с узлом синхронизации блока управления, а входными контактами с сетью и выходом исследуемого генератора, а выход датчика скорости соединен со входом аналого-цифрового преобразователя блока управления, сигналы управления последнего поступают на управляющие электроды тиристоров силового блока.

Новизна технического решения обусловлена введением переключателя режима синхронизации и реализации в блоке управления функции фазоимпульсного управления, содержащим аналого-цифровой преобразователь и узел синхронизации.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо. Электрифицированный стенд используется для лабораторных исследований асинхронных и синхронных генераторов мощностью до 30 кВт на кафедре электрических машин и электропровода Кубанского ГАУ, а также в лаборатории ОГК Калужского завода "Трансмаш".

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема принципиальная электрифицированного стенда, а на фиг.2 - графики, поясняющие работу схемы.

Электрифицированный стенд (фиг.1) содержит трехфазный источник питания А, В, С1, блок силовой 2 с тиристорами 3, приводной двигатель постоянного тока 4, токоограничивающие дроссели 5, исследуемый генератор 6 с датчиком скорости 7, прибор контроля скорости 8, блок управления 9, переключатель режима синхронизации 10, задатчик скорости 11.

Тиристоры с одной стороны соединены с трехфазной сетью 1A, B, C, с другой стороны через токоограничивающие дроссели 5 с якорем приводного двигателя 4. Вал двигателя 4 через эластичную муфту 12 соединен с валом исследуемого генератора 6 и датчиком скорости 7. Выход датчика скорости 7 соединен с прибором контроля скорости 8 и через проводники 13' - 14' со входом обратной связи 13 блока управления 9. Сигналы управления от блока управления 9 через проводники 1' - 12' поступают на управляющие электроды тиристоров 3. Вход синхронизации блока управления 9 A1, B1, C1 через переключатель режима синхронизации 10 соединяется с сетью 1 A, B, C и выходом 14 A', B', C' исследуемого генератора 6.

Схема работает следующим образом. На одну из фаз блока управления 9 подается напряжение сети (кривая "a", фиг.2, левая часть графиков). Такой же сигнал поступает на узел синхронизации "б" через переключатель режима синхронизации 10. Узел синхронизации формирует прямоугольные импульсы "в" и "г" и после суммирования получаем синхроимпульсы "д" с частотой 100 Гц при переходе синусоидального сигнала "б" через "ноль".

Аналого-цифровой преобразователь преобразует аналоговый сигнал задатчика скорости 11 и сигнал обратной связи от датчика скорости 7 в прямоугольные импульсы определенной частоты "е". Причем чем больше сигналы на входе АИП, тем выше частота на выходе АИП. При определенном числе счетных импульсов на управляющие входы тиристоров 3 подаются сигналы управления "з", последние открывают тиристоры 3 и в каждой фазе наблюдается выходной сигнал "и", т.е. реализуется фазоимпульсное управление.

При увеличении нагрузки скорость двигателя 4 снижается, уменьшается сигнал обратной связи 7, автоматически изменяется угол открытия тиристоров 3 и напряжение возрастает. Но в этом случае вся система работает с определенным статизмом и частота тока исследуемого генератора снижается.

Для абсолютно жесткой внешней характеристики стенда задатчиком скорости 11 синхронизируем частоту генератора 6 с частотой сети 1А, B, C и переключатель режима синхронизации 10 переключаем (по часовой стрелке). С этого момента времени на узел синхронизации подается напряжение с исследуемого генератора 6 и регулирование тиристоров 3 происходит в функции угла отставания напряжения исследуемого генератора 14A', B', C' от напряжения сети 1 A, B, C (правая часть диаграмм на фиг. 2).

Увеличивая нагрузку на исследуемом генераторе 6, увеличиваем момент сопротивления на валу двигателя 4, последний затормаживается и угол между кривой напряжения сети 1A, B, C и генератора 14 A', B', C' увеличивается, автоматически увеличивается угол открытия тиристоров 3"ж", напряжение на двигателе 4 возрастает пропорционально фазе отставания и стенд работает с синхронной скоростью, т.к. электромеханическая постоянная двигателя постоянного тока 4 на два-три порядка выше быстродействия регулятора, поэтому стенд работает устойчиво даже при подключении к генератору 6 соизмеримой нагрузки и коротких замыканий.

Формула изобретения

Электрифицированный стенд для исследования асинхронных и синхронных генераторов, содержащий приводной двигатель генератора, силовой блок, блок управления, датчик скорости, отличающийся тем, что дополнительно содержит переключатель режима синхронизации, а блок управления реализует функцию фазоимпульсного управления и содержит аналого-импульсный преобразователь и узел синхронизации, причем приводной двигатель механически связан с валом исследуемого генератора и датчиком скорости, при этом тиристоры силового блока соединены в трехфазную схему выпрямления, вход которой соединен с сетью, а выход "+" и "-" - с якорем приводного двигателя, переключатель режима синхронизации выходными контактами соединен с узлом синхронизации блока управления, а входными контактами с сетью и выходом исследуемого генератора, а выход датчика скорости соединен со входом аналого-цифрового преобразователя блока управления, сигналы управления последнего поступают на управляющие электроды тиристоров силового блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2