Способ испытания электрических машин постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для испытания электрических машин постоянного тока. Способ испытания электрических машин постоянного тока методом взаимного нагружения, при котором якорные обмотки двигателей соединяются параллельно и подключаются к регулируемому источнику постоянного напряжения, а обмотки возбуждения двигателя и генератора подключаются к регулируемым источникам постоянного тока. При этом дополнительно измеряют ток i якорных обмоток и ток iвд обмотки возбуждения двигателя, по результатам измерений вычисляют поток возбуждения Фвдвд(iвд) и электромагнитный момент двигателя по формуле M=kФвд(iвд)i, где k - конструктивная постоянная двигателя, сравнивают вычисленное значение момента с заданным значением момента нагрузки М0 и вычисляют рассогласования ε=М0-М, в зависимости от величины рассогласования s регулируют ток возбуждения генератора по алгоритму стабилизации момента нагрузки М=М0. Технический результат заключается в повышении точности поддержания механической нагрузки в процессе длительных испытаний и расширении функциональных возможностей способа взаимного нагружения при испытаниях электрических машин постоянного тока, а именно регулировать, стабилизировать или изменять по программе механический момент нагрузки машин. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при испытаниях электрических машин постоянного тока.

Известны способы испытания электрических машин постоянного тока методом взаимного нагружения, при которых якорные обмотки двигателей соединяются параллельно и подключаются к регулируемому источнику постоянного напряжения, а обмотки возбуждения двигателя и генератора подключаются к регулируемым источникам постоянного тока (Коварский Е.М., Янко Ю.И. Испытание электрических машин. - М., Энергоатомиздат, 1990, с.74-76, рис.3.1 - рис.3.4; Афанасов A.M. Теоретический анализ энергетических процессов при взаимной нагрузке тяговых электрических машин постоянного тока. / Вiсник Дн. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм акад. В.Лазаряна: Зб. наук. пр. 2009, вып.25, с.258-262, рис. 1).

При реализации известных способов испытания электрических машин постоянного тока используются две близкие или одинаковые по мощности электрические машины, одна из которых работает двигателем, другая - генератором. Точки отбора энергии при этом совпадают, а из сети потребляется мощность, равная потерям в электрических машинах. Режим нагружения определяется соотношением токов возбуждения двигателя и генератора. Известно, что механический момент, развиваемый двигателем, зависит от токов якорной обмотки и возбуждения. Однако в известных способах механический момент не стабилизируется и не регулируется. Поэтому известные способы имеют низкую точность поддержания механической нагрузки при длительных испытаниях и ограниченные функциональные возможности, т.к. не позволяют регулировать, стабилизировать или изменять по программе механический момент нагрузки машин.

Следовательно, недостатками известных способов испытания электрических машин постоянного тока являются низкая точность поддержания механической нагрузки в процессе длительных испытаний и ограниченные функциональные возможности, т.к. они не позволяют регулировать, стабилизировать или изменять по программе механический момент нагрузки машин.

Из известных технических решений наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ испытания электрических машин постоянного тока методом взаимного нагружения, при котором якорные обмотки двигателей соединяются параллельно и подключаются к регулируемому источнику постоянного напряжения, а обмотки возбуждения двигателя и генератора подключаются к регулируемым источникам постоянного тока (Родькин Д.И. Системы динамического нагружения и диагностики электродвигателей при послеремонтных испытаниях. - М., Недра, 1992, с.37-39, рис.33).

При реализации известного способа испытания электрических машин постоянного тока используются две близкие или одинаковые по мощности электрические машины постоянного тока, одна из которых работает двигателем, другая - генератором. Точки отбора энергии при этом совпадают, а из сети потребляется мощность, равная потерям в электрических машинах. Режим нагружения определяется соотношением токов возбуждения двигателя и генератора. Известно, что механический момент, развиваемый двигателем, зависит от токов якорной обмотки и возбуждения. Однако в известных способах механический момент нагрузки не контролируется и не регулируется. Поэтому известный способ имеет низкую точность поддержания механической нагрузки в процессе длительных испытаний и ограниченные функциональные возможности, т.к. не позволяет регулировать, стабилизировать или изменять по программе механический момент нагрузки машин.

Следовательно, недостатками известного способа испытания электрических машин постоянного тока являются низкая точность поддержания механической нагрузки в процессе длительных испытаний и ограниченные функциональные возможности, т.к. он не позволяет регулировать, стабилизировать или изменять по программе механический момент нагрузки машин.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности поддержания механической нагрузки в процессе длительных испытаний и расширение функциональных возможностей способа испытания электрических машин постоянного тока путем регулирования, стабилизации или изменения по программе механического момента нагрузки машин.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе испытания электрических машин постоянного тока методом взаимного нагружения, при котором якорные обмотки двигателей соединяются параллельно и подключаются к регулируемому источнику постоянного напряжения, а обмотки возбуждения двигателя и генератора подключаются к регулируемым источникам постоянного тока, дополнительно измеряют ток i якорных обмоток и ток iвд обмотки возбуждения двигателя, по результатам измерений вычисляют поток возбуждения Фвдвд(iвд) и электромагнитный момент двигателя по формуле M=kФвд(iвд)i, где k - конструктивная постоянная двигателя, сравнивают вычисленное значение с заданным значением момента нагрузки M0 и вычисляют рассогласование ε=M0-M, в зависимости от величины рассогласования ε регулируют ток возбуждения генератора по алгоритму стабилизации момента нагрузки M=M0.

По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемый способ имеет следующие новые признаки:

- дополнительно измеряют ток i якорных обмоток;

- дополнительно измеряют ток iвд обмотки возбуждения двигателя;

- вычисляют поток возбуждения Фвдвд(iвд);

- по результатам измерений вычисляют электромагнитный момент двигателя по формуле M=kФвд(iвд)i, где k - конструктивная постоянная двигателя;

- сравнивают вычисленное значение с заданным значением момента нагрузки M0 и вычисляют рассогласование ε=M0-M;

- в зависимости от величины рассогласования ε регулируют ток возбуждения генератора по алгоритму стабилизации момента нагрузки M=M0.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».

При реализации предлагаемого изобретения обеспечивается повышение точности поддержания механической нагрузки в процессе длительных испытаний и расширение функциональных возможностей при испытаниях машин постоянного тока методом взаимного нагружения, а именно обеспечиваются стабилизация, регулирование или программное изменение взаимной нагрузки электрических машин во всем диапазоне изменения нагрузок и угловых скоростей. Повышение точности и расширение функциональных возможностей достигается тем, что способ испытания предусматривает косвенное измерение механического момента и его автоматическое регулирование с помощью обратной связи и контроллера, изменяющего ток возбуждения генератора.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».

По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области электротехники, автоматики и электропривода.

Операции измерения тока i якорных обмоток и измерения тока iвд обмотки возбуждения двигателя используются в системах управления электрическими машинами (Патент РФ №2281525, МКИ G01R 31/34, 2006 г.). В известных технических решениях указанные операции имеют аналогичное назначение.

Операция вычисления потока возбуждения Фвдвд(iвд) используется в устройствах для испытания электрических машин (Патент РФ №2281525, МКИ G01R 31/34, 2006 г.). В известных технических решениях и предлагаемом способе указанная операция используется по аналогичному назначению и обеспечивает функциональное преобразование тока возбуждения для вычисления потока возбуждения.

Операции:

- по результатам измерений вычисляют электромагнитный момент двигателя по формуле M=kФвд(iвд)i, где k - конструктивная постоянная двигателя;

- сравнивают вычисленное значение с заданным значением момента нагрузки M0 и вычисляют рассогласование ε=M0-M;

- в зависимости от величины рассогласования е регулируют ток возбуждения генератора по алгоритму стабилизации момента нагрузки M=M0, в известных технических решениях аналогичного назначения не обнаружены.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана функциональная схема системы, реализующей предлагаемый способ испытания электрических машин постоянного тока. На чертеже обозначено: 1, 3 и 14 - первый, второй и третий управляемые тиристорные преобразователи; 2 и 4 - первый и второй задатчики; 5 и 9 - первый и второй датчики тока; 6 - обмотка возбуждения двигателя; 8 - якорная обмотка двигателя; 7 и 10 - первый и второй усилители; 11 - якорная обмотка генератора; 12 - контроллер; 13 - обмотка возбуждения генератора.

Система, реализующая предлагаемый способ испытания электрических машин постоянного тока, работает следующим образом. Якорная обмотка двигателя постоянного тока 8 подключена к выходу первого тиристорного преобразователя 1. Обмотка возбуждения двигателя постоянного тока подключена к выходу второго тиристорного преобразователя. Ток обмотки возбуждения измеряется с помощью первого датчика тока 5. Регулирование выходного напряжения первого тиристорного преобразователя 1 осуществляется с помощью первого задатчика 2. Регулирование тока в обмотке возбуждения двигателя осуществляется с помощью второго задатчика 4. Ток в якорных обмотках двигателя 8 и генератора 11 измеряется с помощью датчика тока 9. Сигналы с выходов первого 5 и второго 9 датчиков тока через соответственно первый 7 и второй 10 усилители поступают на входы контроллера 12.

Контроллер 12 выполняет следующие процедуры:

- вычисление потока возбуждения двигателя Фвд(iвд) в зависимости от тока возбуждения iвд (сигнал с выхода первого датчика тока 5); зависимость Фвд(iвд) рассчитывается в соответствии с кривой намагничивания электротехнической стали (см., например, Данку А., Фаркаш А., Надь Л. Электрические машины. - М., Энергоатомиздат, 1984, с.250);

- вычисление электромагнитного момента двигателя по формуле M=kФвд(iвд)i;

- вычисление рассогласования ε=M0-M;

- преобразование сигнала рассогласования ε=M0-M в соответствии с типовым законом регулирования, например пропорционально-интегральным, в сигнал управления для третьего тиристорного преобразователя 14.

Выходной сигнал контроллера 12 действует на входе третьего тиристорного преобразователя 14, который поддерживает ток в обмотке возбуждения 13 генератора 11 таким образом, что обеспечивается режим работы системы, при котором рассогласование минимально (ε≈0).

Таким образом, в системе управления за счет обратной связи по моменту обеспечивается поддержание во всех режимах заданного значения механической нагрузки.

Заданное значение момента M0 может поддерживаться постоянным или изменяться по программе.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает расширение функциональных возможностей способа испытания электрических машин постоянного тока путем регулирования, стабилизации или изменения по программе механического момента нагрузки машин.

С целью подтверждения положительного эффекта, достигаемого при использовании предлагаемого технического решения, было выполнено имитационное моделирование системы испытаний электрических машин постоянного тока, реализованной по схеме, изображенной на фиг.1. Параметры системы имели следующие значения.

Машина постоянного тока П2П-450-132-7УЗ (генератор):

Мощность - 400 кВт;

Напряжение - 460 В;

Ток - 968 А;

Частота вращения - 1000/1250 об/мин;

Ток возбуждения - 14/28 А;

Напряжение обмотки возбуждения - 200/100 В.

Машина постоянного тока П2П-450-132-7УЗ (двигатель):

Мощность - 400 кВт;

Напряжение - 440 В;

Ток - 968 А;

Частота вращения - 1000 об/мин;

Ток возбуждения - 10/20 А;

Напряжение обмотки возбуждения - 140/70 В;

Тиристорный преобразователь: напряжение питания U=400 В.

На фиг.2 приведены результаты моделирования системы, реализующей предлагаемый способ испытания электрических машин постоянного тока. На фиг.2,а показана диаграмма изменения сигнала задания для момента нагрузки, на фиг.2,б приведена диаграмма механического момента. Система обеспечивает поддержание заданного значения момента нагружения и проведение испытания по программе.

Таким образом, использование в известном способе испытания электрических машин постоянного тока методом взаимного нагружения, при котором якорные обмотки двигателей соединяются параллельно и подключаются к регулируемому источнику постоянного напряжения, а обмотки возбуждения двигателя и генератора подключаются к регулируемым источникам постоянного тока, использование дополнительно операций, при которых измеряют ток i якорных обмоток и ток iвд обмотки возбуждения двигателя, по результатам измерений вычисляют поток возбуждения Фвдвд(iвд) и электромагнитный момент двигателя по формуле M=kФвд(iвд)i, где k - конструктивная постоянная двигателя, сравнивают вычисленное значение момента с заданным значением момента нагрузки M0 и вычисляют рассогласования ε=M0-M, в зависимости от величины рассогласования е регулируют ток возбуждения генератора по алгоритму стабилизации момента нагрузки M=M0, обеспечивает повышение точности поддержания механической нагрузки в процессе длительных испытаний и расширение функциональных возможностей способа испытания электрических машин постоянного тока путем регулирования, стабилизации или изменения по программе механического момента нагрузки машин.

Использование предлагаемого технического решения при испытаниях электрических машин постоянного тока позволит повысить технический уровень, надежность и точность результатов.

Способ испытания электрических машин постоянного тока методом взаимного нагружения, при котором якорные обмотки двигателей соединяются параллельно и подключаются к регулируемому источнику постоянного напряжения, а обмотки возбуждения двигателя и генератора подключаются к регулируемым источникам постоянного тока, отличающийся тем, что дополнительно измеряют ток i якорных обмоток и ток iвд обмотки возбуждения двигателя, по результатам измерений вычисляют поток возбуждения Фвдвд(iвд) и электромагнитный момент двигателя по формуле M=kФвд(iвд)i, где k - конструктивная постоянная двигателя, сравнивают вычисленное значение момента с заданным значением момента нагрузки М0 и вычисляют рассогласования ε=М0-М, в зависимости от величины рассогласования ε регулируют ток возбуждения генератора по алгоритму стабилизации момента нагрузки М=М0.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам, предназначенным для диагностирования электрических и механических повреждений асинхронного двигателя.

Изобретение относится к системам сигнализации и предназначено для использования на наземной мобильной технике для предотвращения столкновения с линиями электропередач (ЛЭП).

Изобретение относится к средствам для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов и позволяет создать электробезопасный, малогабаритный, многофункциональный учебно-лабораторный стенд для определения характеристик электрических машин и электроприводов.

Изобретение относится к области электротехники и физики магнетизма и предназначено для исследования доменной структуры ферромагнитных материалов. .
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для оценки остаточного ресурса изоляции электродвигателей электроподвижного состава. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля электрических и вибрационных параметров электроприводной арматуры, преимущественно атомных электростанций (АЭС).

Изобретение относится к диагностике технического состояния двигателей и может быть использовано для диагностирования асинхронного двигателя, используемого в судовой системе электродвижения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается способов и устройств для осуществления постоянного (текущего) контроля параметров вращающихся машин, в частности турбогенераторов.

Изобретение относится к эксплуатации трехфазных асинхронных электродвигателей электроприводов с изменяющейся нагрузкой. .

Изобретение относится к области диагностики электромеханического оборудования, применяемого на железнодорожном транспорте, а также других отраслях промышленности, в частности к диагностике асинхронных электрических двигателей

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для экспресс-контроля работоспособности электрических машин
Изобретение относится к области управления стрелочными электроприводами и получения информации о предполагаемом остаточном ресурсе работоспособности стрелочного привода в целом или его отдельных узлов и деталей

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электрифицированному инструменту, бытовым и промышленным электроприборам, приборам специального назначения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для закрывания, затемнения защиты от солнца или для экранирования в здании

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для диагностирования электрических цепей, содержащих активное сопротивление и индуктивность, в частности обмоток электрических машин и аппаратов. Техническим результатом является повышение надежности диагностирования электрических цепей и достоверности диагностируемых параметров. В способе диагностирования электрических цепей, содержащих активное сопротивление и индуктивность, в частности обмоток электрических машин и аппаратов, в диагностируемую электрическую цепь дополнительно последовательно подключают конденсатор, на вход цепи подают переменное напряжение промышленной частоты и в режиме установившихся гармонических колебаний измеряют амплитуду и фазовый сдвиг напряжения на конденсаторе относительно поданного напряжения, вычисляют относительную амплитуду в виде отношения амплитуды напряжения на конденсаторе к амплитуде подаваемого напряжения и в качестве диагностируемых параметров принимают значение фазового сдвига и вычисленное значение относительной амплитуды. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к способам согласования магнитопроводов ротора и статора в двухмерных электрических машинах, и может быть использовано для технико-экономической и конструктивной совместимости концентрически расположенных магнитопроводов (внешнего ротора и внутреннего якоря с коллектором) двухмерных электрических машин-генераторов (ДЭМ-Г). Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в повышении энергетического показателя η cosφ двухмерных электрических машин-генераторов (ДЭМ-Г). Предлагаемый способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в ДЭМ-Г, изготовленных с использованием магнитопроводов якоря с щеточно-коллекторным узлом машин постоянного тока и статора машин переменного тока, используемого в качестве внешнего ротора, характеризуется тем, что определяют начальный существующий воздушный зазор δн между ротором и якорем по формуле δн=(Dp-Da)/2, где Dp - внутренний диаметр ротора, Da - внешний диаметр якоря, затем рассчитывают необходимый конечный воздушный зазор δкр по формуле δ к р ≈ ( 0,27 ÷ 0,33 ) ⋅ 10 − 6 A B δ o ⋅ τ x d * , где A - линейная нагрузка, Bδo≈0,95 Bδ ном - максимальная индукция в воздушном зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении, τ - полюсное деление, xd* - синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси, находят разность Δ=δн-δкр={[(Dp-Da)/2]-δкр} между начальным воздушным зазором δн и расчетным конечным воздушным зазором δкр, затем наращивают по наружной окружности цилиндрическую поверхность якоря, покрывая ее одним или несколькими слоями листовой электротехнической стали и доводя суммарную толщину слоев листовой электротехнической стали до величины, равной рассчитанной разности Δ, обеспечивая тем самым целесообразный по энергетическим соображениям конечный воздушный зазор δк≈δкр между ротором и якорем. При этом электротехническую сталь на поверхности якоря закрепляют точечной электросваркой. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в судовых системах электродвижения с частотно-управляемым гребным электродвигателем при проведении приемосдаточных испытаний гребного электродвигателя (ГЭД) и системы электродвижения (СЭД) в условиях стенда. Техническим результатом является повышение эффективности испытаний СЭД с частотно-управляемым асинхронным ГЭД и возможность получения нагрузочной характеристики на валу ГЭД. В устройстве для испытаний генератор постоянного тока с независимым возбуждением (ГПТ), сочлененный с ГЭД, подключен к полупроводникому преобразователю электроэнергии (ППЭ), состоящему из преобразователя постоянного тока (ППН) и инвертора (И). ППЭ подключен к щиту сети (ЩС). Для обеспечения рекуперации энергии в сеть и получения винтовой нагрузочной характеристики ГЭД применена система регулирования по каналу управления момента на валу ГЭД и каналу управления напряжения ППЭ. В результате повышается эффективность испытаний СЭД с частотно-управляемым асинхронным ГЭД за счет снижения потерь активной мощности и обеспечения винтовой нагрузочной характеристики на валу ГЭД. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике. В течение пуска и торможения выбегом электродвигателя одновременно проводят измерение мгновенных величин токов и напряжений на двух фазах статора и частоты вращения вала электродвигателя, определяют модуль вектора тока статора, преобразуют напряжения из естественной координатной системы в прямоугольную стационарную систему координат. Запоминают полученные значения модуля вектора тока статора, напряжений в прямоугольной стационарной системе координат, частоты вращения вала электродвигателя и используют их для определения активного сопротивления и эквивалентной индуктивности обмотки статора, приведенных к статору активного сопротивления и эквивалентной индуктивности обмотки ротора, и индуктивности, обусловленной магнитным потоком в воздушном зазоре электродвигателя, путем глобальной оптимизации функции. Затем определяют приведенный к валу электродвигателя суммарный момент инерции и момент сопротивления нагрузки путем глобальной оптимизации функции. Технический результат заключается в упрощении способа. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться, в частности, для контроля качества пропитки изоляционным составом обмоток электродвигателей, катушек трансформаторов и дросселей. Новым является то, что контроль качества пропитки осуществляют по коэффициенту пропитки, определяемому по измеренным значениям эквивалентной теплоемкости обмоток до и после пропитки. При этом эквивалентные теплоемкости каждой контролируемой обмотки определяют путем подвода к проводу непропитанной и пропитанной обмотки постоянного стабилизированного тока, в течение разных времен t1 и t2 соответственно и определения подведенной к проводу энергии и температуры провода обмоток, как в момент подвода к их проводу постоянного стабилизированного тока, так и по истечении времен t1 и t2. Времена t1 и t2 определяют из сравнения характеристик реальной непропитанной и пропитанной обмотки с идеализированной непропитанной и пропитанной обмоткой. Под идеализированной обмоткой понимают такую обмотку, теплопроводность компонентов которой является бесконечно большой, и обмотка идеально теплоизолирована от внешней среды и магнитного сердечника. В изобретении указывается, как определить упомянутые времена t1 и t2, в которые можно считать реальную обмотку идеальной. Используя времена t1 и t2 при контроле качества пропитки, можно предельно уменьшить методические погрешности. Технический результат - повышение точности и достоверности контроля качества пропитки. 4 ил., 8 табл.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для испытания электрических машин постоянного тока

Наверх