Способ определения частотных характеристик синхронной электрической машины и устройство для его реализации

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалиетичесиих

Респубпии <»750659 (5l ) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 19.07.76 (21) 2389548/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень №27 (5т)М. Кл.

Н 02 К 15/00

Гееударстввнньй квинтет

СССР йо аенам нзобретеннй н открытий (53) УД.К 621. .313.322 (088. 8) Дата опубликования описания 25.07.80

В. А. Сенаторов, H. Н. Горин и В. А. Кучумов (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт железнодорожного транспорта (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электромашиностроению, предпочтительно к испытанию синхронных электрических машин, питаемых от преобразователей частоты (вентильных двигателей), в частности при

5 наличии искусственной коммутации.

Известны способы определения частотных характеристик синхронной машины по осциллограммам переходных процессов при внезапном коротком замыкании или восстановлении после него напряжения, при питании обмоток машин с вращающимся или неподвижным ротором от постороннего источника переменного тока с изменяемой частотой (1).

Эти способы достаточно сложны и трудоемки при обработке результатов испытаний, требуют либо проведения аварийных режимов в опытах„либо нуждаются в специальных источниках питания, обычно ограничиваюших возМожность испытания машин по мощности и диапазону частот.

Известен также способ определения частотных характеристик синхронной электрической машины путем подключения обмотки возбуждения к сети, приведения во вращение ротор, измерения параметров электрической машины в рабочем режиме и последующих вычислений (2 .

Устройство для реализации укаэанного способа содержит электрическую цепь, подключенную к линейным зажимам статорной обмотки.

Данное техническое решение наиболее близко к изобретению по технической сушности и достигаемому результату.

Недостатком прототипа является сложность схемы испытаний (требуется выпрямитель и нагрузка на полную мошность испытываемой машины), ограничение в частотном диапазоне верхним пределом допустимой частоты вращения электрической машины и пренебрежение определением активных сопротивлений в контуре коммутации.

750659 .

В процессе осуществления способа по обмотке 2 возбуждения пропускают некоторый ток возбуждения как правило небольшой величины, и ротор электрической машины приводится ao вращение обычно с небольшой частотой вращения.

Система 6 управления подает на встречно-параллельные тиристоры 3 противофазные управляющие импульсы, фаза которых может изменяться посредством фазорегулятора 7. .На временных диаграммах (см,фиг.2) при уотановившемся режиме показаны мгновенные значения линейного напряжеЦель изобретения — упрощение оборудования и расширение частотного диапазона, Это достигается тем, что к линейным зажимам обмотки статора периодически подключают конденсатор, измеряют величины полупериода перезаряда конденсатора, напряжений на линейных зажимах и конденсаторе и по величине полупериода перезаряда определяют индуктивность обмотки, а по напряжениям на кон- денсаторе и на линейных зажимах — активное сопротивление обмотки.

В устройстве для реализации предлагаемого способа электрическая цепь выполнена в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров, включенных последовательно с конденсатором и калиброванным резистором.

В устройство может быть введен фазорегулируюший блок, вход которого. подключен к обмотке статора, а выход — к управляющим электродам резистора.

На фиг. 1 дана принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2— временные диаграммы напряжений и токов в элементах электрической схемы, поясняющие способ определения частотных характеристик.

Устройство для определения частотных характеристик синхронной электрическои машины с многофазной обмоткой 1 статора и обмоткой 2 возбуждения содержит последовательно соединенные встречнопараллельные тиристоры 3, конденсатор 4 и добавочный калиброванный резистор 5.

Эта последовательная цепь подключена к двум фазам линейных зажимов электрической машины. Встречно -параллельные тиристоры 3 управляются системой управления 6 и фазорегулирующим блоком, выполненным, например, в виде фазорегулятора 7, подключенного к обмотке 1 электрической машины. ния электрической машины 0л на зажимах АВ обмотки 1, напряжение на кон\ денсаторе 4 Ци ток 1. конденсатора 4.

В заданный. фазорегулируюшим блоком 7 момент времени 4., система управления 6 подает на встречно-параллельные тиристоры 3 открываюшие импульсы и под действием линейного напряжения электрической машины происходит перезаряд конденсатора 4 током ъс по коммутационному контуру, состоящему из двух последовательных фазных обмоток 1 двигателя, одного из тиристоров 3, конденсатора.4 и калиброванного резистора 5.

15 В момент времени 1 в процессе пе1 резаряда ток ъС уменьшается до нуля, тиристор 3 закрывается, а затем через полупериод частоты вращения машины

0,5Т„„вновь открывается с тем же углом открытия другой из тиристоров 3.

Диаграммы напряжения на зажимах АВ обмотки 1 электрической машины и конденсатора 4, а также тока в контуре перезаряда приведены на фиг. 2 (для установившегося режима) .

3начение необходимых для построения частотных характеристик величин 5, U Г, T получают из наблюдения опи. санной временной диаграммы, например, по экрану катодного осциллографа. По найденному расчетом значению активного сопротивления и току находят потери в коммутационном контуре,,а следовательно, и в фазах электрической маши35 ны.

Как показали эксперименты на мошном тяговом вентильном двигателе магистрального электровоза переменного тока, удовлетворительные резуль40 таты дают следующие приближенные формулы

Т so

8Юс

r = — 20 — 6 в

Ю Ь". К+1

9 с К-1

1! где L — индуктивность одной фазы испытуемой электрической машины, мГ;, С вЂ” емкость конденсатора, мкФ; — период перезаряда конденсатора 4, см; где г — активное сопротивление одной фазы испытуемой электрической машины, Ом; — — отношение напряжения на с

U конденсаторе 4 к линейному напряжению электрической машины, 750659

Фиг. 1

Как уже отмачалось, отношение К удобно определять непосредственно по экрану катодного осциллографа.

При испытании электрических машин средней и малой мощности возможно также использовать более точные формулы,. известные из теории переходных процессов электрических цепей. Для определения параметров L и при других значениях частоты изменяют величину емкости кон- 10 денсатора 4. Величину напряжения 0< на конденсаторе 4 можно ограничивать включением добавочного калиброванного резистора 5 (в этом случае t" определяют как сумму активного сопротивления од- 15 ной фазы электрической машины и половины активного сопротивления калиброванного резистора 5).

Предлагаемые способ и устройство для определения частотных характеристик 20 синхронной электрической машины, и в частности коммутационной индуктивности . . 4 ", выгодно отличаются от известных способа и устройства, так как расширяется частотный диапазон определения индуктивности, упрощается методика и оборудование для проведения опытов, исключается необходимость проведения опытов. с высокими нагрузками и частотой вращения электрической машины, так как З0 электрическая машина работает в режиме генератора практически на холостом ходу и может иметь возбуждение и скорость ниже номинальных.

Формула изобретения

1. Способ определения частотных характеристик синхронной электрической машины путем подключения обмотки возбуждения к сети, приведения во вращение ротор, измерения параметров электричечкой машины в рабочем режиме и последующих вычислений, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения оборудования и расширения частотного диапазона, к линейным зажимам обмотки статора периодически подключают конденсатор, измеряют величины полупериода перезаряда конденсатора, напряжений на линейных зажимах и конденсаторе и по величине полупериода перезаряда определяют индуктивность обмотки, а по напряжениям на конденсаторе и на линейных зажимах - активное сопротивление обмотки.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее электрическую цепь, подключенную к линейным зажимам статорной обмотки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что электрическая цепь вьтолнена в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров, включенных последовательно с конденсатором и калиброванным резистором.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что введен фаэорегулирующий блок, вход которого подключен к обмотке статора, а выход — к управляющим электродам тиристоров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. )Керве Г. К. Промышленные испытания электрических машин. — М.-Л.:

Госэнергоиэдат, 1959, с. 359.

2. Авторское свидетельство СССР . М 501450, кл. Н 02 К 15/00, 1973.

750659

Составитель В. Никоноров

Редактор Т. Смирнова Техред К. Гаврон Корректор М, Коста

Заказ 4667/43 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ 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