Способ автоматического испытания электрических машин и устройство для его реализации

 

Союз Советских

Социалистическнх

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„,>736277

1 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 010877 (21) 2515325/24-0 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 02 К 15/00

Государственный комитет

СССР по дедам изобретений и открытий

Опубликовано 250580.Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 2ü0580 (53) УДК 821. 313., 32 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Э. 13. Любимов и А. и. Судаков

Пермский поли гехни!ec:кий институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ А13ТОМАТИЧЕС)СО1 О ИСПЬГГАНИЛ ЗЛЕ)СТРИЧЕС)(ИХ

МА1ДИ11 И УСТРОЙСТВ(1 ЛЛ8 ЕГО Р БАЛИ ЗАШ(И

Изобретение относится к электротехнике, к области испытания электрических машин, а и лепно к автомати— ческим измерениям усредненных значе— ний непрерывных электрич ских вели— чин при исследованиях асинхронного режима синхронных машин с последук щим построение.м зависимостеA характи ризуюших исследуемый режим, в функции от величины < кольжения, Изобретение предназначено для испытания электрических машин на электрических станциях и при заводских стендовых исттытаниях головных образцов генераторов и двигателей, а также ис:пользования предлагаемого способа в составе комплексных автоматизированных системах ис..пытаний, Извест н способ получения асинхронных характеристик электрических машин, основанный на осциллографировании измеряемых характеристик в асинхронном решении работы электрической машины,на обработке осциллограмм, вычислении по известным аналитическим выражениям величин асинхронного момента, тока, можности в функции скольжения .. и построении указанных характеристик i11.

Недостатки способа — трудоемкость, длительность, низкая производительноcть испblта нi!й

Известны устройс.-тва г.!» измере— ния частоты (скольжения) активной

Mo!",ности „напряжения, токов, содер— жащие блоки измерения и запоминания максимальных напряжений 110(.òîÿíío10 го тока, блоки выпрямления напряжений и токов„ блоки измерени» площадей с помощью i)ïåpàïèîíных усилите— леи, интеграторов.

Недостаток известных устройств малая точность .-,олучаемой информации, трудоемкос.ть ее обработки, В настоящее время существуK!T ав— томатизированные i:ïîñîáû съема и обработки информации, получаемой в процессе испытаний электрических машин. Отличительной особенностью этих способов является то, что первичная информация получается путем высокочастотного программного опроса датчиков, регистрирующих мгновенные значения периодически изменяющихся величин и непосредственно преобразует =я в код, а затем обрабатывается в э(1ВМ (2). Отмечая преимущество такого с-.пасоба в сно30 рости измерения и программного оп—

736277 роса датчиков в процессе проведения испытаний, следует отметить, что уже на стадии съема информации к поступлен ия ее по канал ам из мерения в машину возможен высокий уровень помех, так как полоса пропускания каналов, предназначенных для передачи мгновенных значений, должна быть широкой. Это об тоятельство оказывает значительное влияние На результат измерены я и рез ко отклоняет его от значения, экстраполированного по предыдущим значениям.

Вопрос помехозащищенности таких

cIIocc6orI обработки информации ется узким местом, несмотря на принимаемые в алгоритмах меры для получения достоверности реэульTàTOII, Раз работ к а спецHc JIh H I? .алгopHTMOB по дополнительной о бра бот ке ре зул-o— тата измерения, имеющего признак недостоверности, лишь у сложн лет и без того сложное математическое обеспечение по обработке опытных данных в подобных системах HcrIvTa— ния и рез ко у вел ичив ает объем памяти машины„При измерении мгновенных значений пер одкчески изменяющихся параметр .в (определение коэффициента искажения кривой напряжения, измерения вибраций, скорости вращения ротора или фазы других параметров относительно осей ротора и др) возникающие сбои и отказы существенно влияют на достоверность измеряемой информации, а отсутствие достоверных данных о нHачальной части переходного процесса с последующим выделением or H бающи х кривых (например при гро ведении опыта внезапного трехфазнor о короткого замыкания) достаточно для объявления всего опыта неудачным.

Известен также cïîñoá автоматического испытания электрических машин, например синхронных, включающих измерение их характеристик„ автоматическое и нт егриров ание и усреднение полученных характеристик,. например, в мини-3ВМ (3) . Данный способ основан на регистрации мгновенных зкачений скорости, тока „напряжения, электрической, механической мощности, крутящегo момента и температуры с. помощью бы стродей ст -. вующих точных датчиков, с выхода которых сигналы поступают через нормирующие усилители и фильтры (с быстродействием 25 млc), через быстродействующий коммутатор на аналого-цифровой преобразователь, Далее информация в цифровом коде поступает на индикацию и для обработ— ки в мини-ЭВМ, За счет специальных р жимов работы нагрузочной системы н агрузочного двигателя (с поддержанием постоянства ускорения и тормокенияj при обработке информации в мики-ЭВМ устраняется влиякие моментов инерции якоря и шкива на величину крутящегo момента испытуемогo двигателя, а эа счет малой продолжительности (несколько с) всех испытакий влияние нагрева и вибраций считается несущественкым,, Результаты обработки могут храниться на разлкчных носителях кнформации и выводиться в виде графиков и таблиц.

Устройство для реализации известкого способа одержит каналы кзмерения токов и напряжений статора и ротора, активной мощности электрической машины, каждый из каналов снабжен датчиками первкчной информации, подключенных через соответствующие операциокные усилители к входам интеграторсв каналов, выходы которых соединены с входом электронной вычислительной машины.

Недостатком известного способа и устройства для егo реализацHH являетcÿ orðàíиченная облacть примеHeHHя.

Специфичность асинхронного режима синхронной машины заключается в том, чт" длительность его гротекания обусловл на периодом колебаний тока ротора, который при малых скольжениях может составлять несколько секунд, поэтому общая длительность испытаний определяется уровнем величины скольжения, В из ве стн ом способе длительность испытаний не зависит от скольжения электри .еской машины, а следоватечь— но этот способ и устройство для его реализации не могу-., быть использованы дгя измерения асинхронкых хврактеристи к синхронной машины, Пель из обре гения — расширение области применениI на исследования асинхронных харак " еристик синхронных машин, Для реад и=-а lHH поставленной цели в известном с.Iocoáe измеряют скольжение ротора электрической машины, а время интегрирования выбирают равным т

f- rI—

5 где Т вЂ” период тока сети, с скольжение ротора, и — целое число периодов колебаний тока ротора 1, 2, 3..

Для реализации той же цели в устройс Тао введен канал измерения скольжения ротора с датчиком первичной информации„ операционным усил:отелем и интегратором на выходе канала, ксмпаратор с блоком уставки и блок отключения входов интеграторов каналов, выход канала скольжения подключен к входу компа-ратора, выход которого соединен с блоком отключения входов интеграто-. ров, На фиг. 1 показана упрощенная злок-схема полученкя асинхронных

736277 характеристик синхронных машин предложенным способом; на фиг, 2 — аналоговая схема получения интегральных значении величин; на фиг. 3 асинхронные характеристики двигателя С11-75/8, полученные расчетом на

ЭВМ и графо-аналитическим методом из осциллограмм; на фиг. 4 - пример принципиальной схемы исследований одного из двигателей.

Сущность способа получения асинхронных характеристик состоит в замене трудоемких ручных операций известного способа, таких как масштабирование, осциллографирование, обмер осциллограмм и вычисление площадей огибающих при определении интегральныХ параметров и величины скольжения, одной автоматической машинной операцией непрерывного, параллельного и одновременного интегрирования аналоговой первичной информации на первом этапе, а также автоматическое выполнение громоздких аналитических расчетов при вычислении координат асинхронных характеристик по усредненным интегральным параметрам по несложной программе на мини ЭВМ на втором этапе (этапы введены условно).

Причем автоматическая машинная операция непрерывного, параллельного и одновременного интегрирования осуществляется за время, связанное с величиной скольжения зависимостью

Т

t=ri (1) где Т вЂ” период тока в сети, с, 5 — скольжение ротора, целое число периодов колебаний тока ротора 1, 2,,3 ° .

Интегральные параметры и величина скольжения Т

S--—

T; где Т; — период тока ротора определяются за время, равное нескольким периодам колебаний тока ротора (t=n т; ) с последующим усреднением интегральных параметров и скольжения за время, равное одному периоду. В результате чего величины интегральных параметров должны функционально соответствовать определенной величине скольжения.

Если изменяется величина скольжения, изменяется период колебаний тока ротора Т;, изменяются сами величины интегральных параметров, В предлагаемом способе это требование реализуется каналом скольжения специального аналогового устройства (работа которого приводится дальше) автоматически в зависимости от величины скольжения, в соответствии с зависимостью (1), задающий интервал интегрирования С

На втором этапе интегральные значения с выходов интеграторов аналоговой схемы, как исходные данные, вводятся через клавиатуру, перфоленту или непосредственно через внешние вводные устройства б в ЭВМ

7, в которой по программе введенная информация усредняется и обрабатывается с выдачей окончательных результатов вычислений в виде таблиц

Приведенная на фиг. 1 блок-схема отражает материальную основу предпочагаемого способа.

Первичная информация: скольжение, потребляемая си н крон ной машиной 1 активная мощность, линейное напря— жение и ток статорной обмотки, ток и напряжение обмотки ротора в виде аналогрвых сигналов поступает от датчиков 2 по каналам связи 3 на схему иэ аналоговых решающих элементов 4. Результаты интегральных параметров фиксируются в измерительном блоке 5.

Таким образом, на данной части блок-схемы отражена материальная основа получения интегральных параметров за счет использования одной автоматической операции непрерывного, параллельного и одновременного интегриров ани я, В предлагаемом способе не требуется перед каждым испытанием проведение операции масштабирования, так как она производится один раз в период наладки аналогового устройства и учитывается в программе для

ЭВМ в ниде постоянных масштабных коэффициентов.

Расширен объем испытаний и введен контроль за регистрацией первичной информации и получения интегральных параметров непосредстненно в ходе испытаний. Для этой цели при установившихся скольжениях производятся параллельные эксперименты с усреднением по сериям значений. Количество параллельных опытов н серии может быть произвольное, В известном способе эта операция ограничена трудоемкостью и временем нахождения испытуемой машины на испытательном стенде, Поскольку в предлагаемом способе съем и обработка первичной информации происходят одновременно, то эти операции контролируются непосредственно в ходе испытаний, Обрыв любого датчика можно проконтролировать по групповому измерительному прибору. Случайные выбросы в значениях интегральных величин в сериях при установившемся уронне скольжения, также будут обнаружены при их фиксации, Указанные возможности способа повысили достоверность обработки результатов испытаний, т

I или графиков асинхронных характериc-тик в выходном блоке 8 мини-ЗВМ 7,, ВтОрОй э 3. ап ПОлнОстью исключ с<ет субъективные ошибки, сокращает BpeMR по определению кООрдинат асинx ронных характеристик. Реализация программы с учетом переменного и<— ла опытов позволяет сравнительнс просто учесть новые условия проведения испытаний и произвести отбраковку неудавшихся опытов.

Устройствб для осуществления способа, Для осуществления способа былo разработано устройство из анало:овых решающих элемен гов, ."îòîðûå при ведены на фиг, 2, Первичная инф pNau»R! От испытуемой синхронной машины 1 В фарме аиалоговых сигналoB поступает с да.I чиков 2 по каналам cBR H 3 H2. B}:0)F схемы, в которой происходит ее ус..:»;— ленис, преобразование и интегpHpo"Вание за п период колебаний тока. ротора.

Схема устройства состои;" "из семи каналов„ количество которых определяется числом получаемых асинхронных характеристик и может методики H 06BDNа испытаний, изменяться.

В КаНаЛаХ НаПряжЕНИЯ 0 И -ОКс<

10 статора аналоговой схемы д??Я вычи слени я площадей под оги бающимк, входные сигналы вначале преобразуются в схемах двухпол упериодного выпрямпения а диодах . 1, 12, 1..

14 и усилителях 15< 16< 17 и 18,, а затем осущесTBr! ReTcR i!Hтегрирование интеграторами 19 и 20. Д?)Я согл ico вания источника перBHHHîé информа -. ции и входов кан=-нов статорной;e— пи пО vpoBH}0 си? н алов B Be

ЦЕЛИ В Ка31<ДО,"< т<а.иаЛЕ ИМЕ}В-, Я

25 и 26, диодах 27, 28, 29 и 30, vcHF)HTer?H 31, 3? и 33 cr

В канале мощности 34 г)редставленном аперационнь)ми усилителями

35 и Зб сначала осуществляется усиление поступающего с преобразователя 37 сигнала, а затем интегрирование усилителем 38 . После у силе-. ииЯ< пРеобРаэОВаниЯ и интег1 иРОвания поступивших в схем; аналоговых сигналвв, интеграторы 39, 38, 1<), 20, 25, 26 и 40 автоматически псреводятся в режим запоминания . на выходах которых з аг?ом}1нают ся н а— пряжения, пропорциональные интегральным значениям coQT ветствующих величин, Время интегpHDQBа!<ия всех интеграторовт в соответст BHH с выражением, 1), автоматически фиксируется каналом скол;ьжени я 4 1, состo RöèM из

Операционных у сили телей 42 и 4 3, }<Омп<эоато)<эа < 4 и инт «=p

Сиг})ал с Выхода HH T г ратсра ",,<3! су,1NHDveTcR на Входе ко:-:и"..ре. о" а 44 с

П(3((<)ЯНН<<«<.1; Her!Q .< Ap} }» В«3 .Н Вс«

ИГН с)ЛОВ Н а ВХОДЕ КОМП а<за 3 Qp<<» 4 „

ПОСЛЕдннй- ?1<-ос ВОдн-i- ЧЕт;ЕЭ 6ЛОК

iàïî÷e,HR B !Që0B !H! e раTQpoB Все и iTe} PATQPF) . . 3 Р<ежи?1а HF! . el РНРО—

?3аН1< Я =.; 1<-" < И ст -- Н И «»

«iV» ei;i оа. ":.,;".g?аНH < т}ОМОЩЬЮ РЕ-П В}<0— до Б B ." е х и 1-: т е г р Rт <: р О B 1):: R p e-.г и с т -

/<1 ратц}!il Bpвi< Е, -т и H <» ", в<1 DQ}1 а<1, - т? < т ужИТ интегратор 40, Б p e vi ).1 м е э <» ?i Q м и н а и и я и а и р я—

). .eНИЯ Нñã ВЫХ«Дах КажДО? 0 Ит<ТЕ1 Р ТО

Pcl . Ч < ТЫВ 3<ОТ с< C ПО В31}<Ь

x,„т1 ip, В к он кl ет:-; и х еме; <" тытани-.< ! Фи т . 4 < и<; 3 1;.1 И Ей< 4 6 0<60!- H B.

J РУ-lo 1 <ы и Дви; clT r!!= -<ОстоRlii!Q! 0 ка. 47 :"е?)еоаттQD !!ccTQRнного тО ка 48 — ас::.:Пхронный двигатель с фаэ— а си н «p o - H! «<1;; i B i! г а т < л ь .

0 -}р..1 нен)?, э ?апо < 0130:\ схe. .è у сТ

pОй.-тВ» дп R Bpq с<лаои тЕ3:ЬНОA 06Dа—

6О-, yF: 1- Е-,-„-НЧ.=.- й,?нф; — с;,1 Чттн И <И<ЕЛ СО00<т. <- « -><-с.DH ii,«Е т i » e ii Е .;—,) =,1 1..« И

«ГОЕ;1ЕН НЫМ11 И . Н а?1 ам)1 т !1 Х 1 Я ЗЫЧ H C ,; Е Н И .; ; †.;; -:,-„;;=, <П Е << )i О т и с- <« )< !Fi <т ." .И l Ï тХ Ь -"

-.028,-;* <3Г);)я<тая ОГ<ЕР<) !..FИЯ }<<ЯТЕГОИРОПС Bj}<=.:ieНH<}N«2 арГ . М=Н- ;, ВЫ"Ro быстрсдейст Вне .-: -, ара тлель—

;--:Сота рабстЫ рЕ) аЮ:<Вт. .Х ЗЛЕМЕН-,ОВ ус.гр;Acтва обеспеч. . BeT г:от)учение

;еэУльтатств 06Раáoòêè ГО всем канаJ! <;N 0 !HQBPeмен ЯО с х Д "1 <РО}3 еле ни я процесса и спыт аний Применение

F; F! Г Е Г . тт< Г}0 В а Н И Fi И С КЛ Ю -т а Е т фи }< С аЦИ)<} и измерение множества мнгнОВЕННЫХ

На -<ЕНИй и П!O,Л е.Д<,<Ю <Ци Х ОПЕ1«аЦИй ИХ

СУ«2"

736277

10 пропускания, и, во-вторых, за счет шунтирования соответствующих опе.рационных усилителей схемы емкостями, Это повышает надежность и достоверность как первичной обработки, так и всего способа s целом.

Предлагаемый способ и устройство в сравнении с известным позволяет в результате испытания измерять асинхронные характеристики синхронных машин; обеспечивает конструкторские и технологические подразделения завода-изготовителя необходимыми данными для оперативного внесения изменений при проектировании серий новых машин, разработке и исследовании более экономичных режимов и схем запуска; повышают производительность испытаний; дают возможность тиражирования за счет применения недорогостоящей серийной отечественной аппаратуры: дают возможность полной автоматизации рассматриваемого режима испытаний и процесса обработки результатов испытаний в составе комплексных автоматизированных системах испытаний на заводских. испытательных стендах, Формула изобретения

1, Способ автоматического испытания электрических машин, например синхронных, включающий измерение их характеристик, автоматическое интегрирование и усреднение характеристик в мини-3ВМ о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применеция на исследования асинхронных характеристик синхронных машин, измеряют скольжение ротора электрической машины, а время интегрирования выбирают равным

-1-n—

Ь где Т вЂ” период тока сети, с, s - -скольжение ротора, 5 » — целое число периодов колебаний тока ротора 1,2,3...

2. Устройство для реализации способа по и, 1, содержащее каналы измерения токов и напряжений стато10 ра и ротора, активной мощности электрической машины, каждый иэ каналов снабжен датчиками первичной информации, подключенных через соответствующие операционные усилители к входам интеграторов каналов, выходы которых соединены с входом электронной вычислительной машины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, введен канал измерения скольжения ротора с датчиком первичной информации, операционным усилителем и интегратором на выходе канала, компаратор с блоком уставки и блок отключения входов интеграторов каналов, выход канала скольжения подключен к входу компаратора, выход которого соединен с блоком отключения входов интеграторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

30 1 Ж. Электроника, Р 10, 1972, с. 12-13.

2. Зубков Ю.С. и др. Обработка недостоверных измерений в автоматизированной системе испытаний элект35 рических машин. Известия АН Латвийской ССР, 1974, 9 6, с, 101, 3. А»а.й,йчМиеп,9о»»аИ Е. К»»ос р.

Автоматическое испытание двигателей с использованием миникомпьютера, 40 "ЗЕЕЕ Т» а»»э. Л»»а.Арф 1976,94, 12» с.349-359.

736277

Составитель В, Никоноров

Редактор А, Мотыль Техред А.Щепанская Корректор Н, Стеи

Заказ 2283/10 Тираж 783 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП Патент .. г. Ужгород, ул, Проектная, 4