Нагрузочное устройство

 

Союз Советски и

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 120380 (21) 2892755/24-07 и>892367 (51)М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

G 01 R 31/34

3Ьвудаустмины6 юиятет

CCCP ав девам нзебретеинй и аткрнтвй (23) Приоритет

Опубликовано 231 281. Бюллетень № 47 (532 >3К 621, 313.

° 33 (088,. 8) Дата опубликования описания 23.1281 (72) Я втор изобретения

В. И. Плесков

Горьковский политехнический институт (7l ) Заявитель (54) НАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к устройствам для испытания вращающихся машин с использованием полупроводниковых элементов для рекуперации энергии вырабатываемой или преобразуемой в процессе

S испытаний в сеть переменного тока.

Устройство может найти применение на испытательных станциях предприятий, изготавливающих и ремонтирующих автотракторные двигатели, дизели, электрические машины и др., а также в исследовательских и учебных лабораториях.

Известно нагрузочное устройств, 3$ для испытания вращающихся машин, содержащее асинхронный генератор и регулируемое сопротивление в цепи ротора генератора. Активная мощность, вырабатываемая генератором и в процессе испытаний, распределяется по двум каналам в соответствии с .зависимостью

Дг с Р где РАt- - активная мощность асинхронного генератора;

Р - мощность генерируемая стато" ром;

Рр - мощность генерируемая ротором;

- скольжение.

Мощность Р передается в сеть переменного тока, а Рр расходуется на нагрев сопротивлений роторной цепи.

Недостатком .известных устройств являются потери энергии в сопротивлениях цепи ротора, достигающими 503 от вырабатываемой генератором энергии и затруднения при решении задачи непрерывного и быстродействующего управления величиной сопротивления в цепи ротора и, следовательно, нагрузочного момента в процессе испытаний, что и ограничивает область применения этих систем.

Наиболее близким к изобретению является устройство для испытания враща" ющихся машин, содержащее асинхронную

3 89236 машину с фазным ротором., статорная обмотка которой подключена к сети переменного тока, а в цепь роторной обмотки включен выпрямительный мост, к выходу которого через дроссель-накопи5 тель подсоединен зависимый инвертор с блоком импульсно-фазового управления, задающий блок, предназначенный для соединения с испытуемой машиной и подключенный к одному из входов суммирующего усилителя, другие входы суммирующего усилителя соединены с датчиком тока цепи ротора, датчиком напряжения питания статора и датчиком скольжения, при этом вход датчика тока соединен с выходом выпрямительного моста (27.

Управление нагруэочным моментом асинхронной машины при изменении чавращения основано на введении в цепь ротора добавочной ЗДС. При этом выпрямленное напряжение ротора уравновешивается противо-ЭДС инвертора и падением напряжения в эквивалентном сопротивлении. 2S

Управление и стабилизация момента осуществляется автоматически путем изменения (5 < ) в блоке импульснофаэового управления инвертором по сигналам датчика напряжения, датчика то" ка, датчика скольжения.

Недостатки известного устройстваего ограниченная область применения ввиду применения индивидуального инвертора и низкий коэффициент мощности установки при глубоком фазовом yn" равлении инвертором. Коэффициент мощ" ности асинхронного вентильного каскада характеризуется коэффициентом сдвига cosg.

Первичный двигатель 1 соединен с ротором асинхронной машины 2, статорная цепь которой подключена к сети переменного напряжения. Кольца фаэ-.. ного ротора машины 2 соединены с трехфазным выпрямительным мостом 3, который в цепи выпрямленного тока через дроссель-накопитель Й связан с групповым зависимым инвертором 7. Инвертор 7 подключен к сети переменного тока со стороны постоянного тока, к инвертору 7 подсоединен ключевой элемент 5 и ключевые элементы параллельно подключенных нагрузочных агрегатов. Датчик 11 напряжения, блок 6 управления ключевым элементом и блок

8 импульсно-фазового управления инвертором связаны с сетью переменного напряжения. Датчик 10 скольжения связан с контактными кольцами асинхронной

4О

Рф+Рр

cos Ч

® машины, датчик 12 тока связан с цепью выпрямленного тока ротора машины 2.

Выходы задающего .блока 9 äàò÷èêîâ

10 - 12 связаны с входом суммирукщего усилителя 13, вход которого соединен

S5 с где Рс, Р - соответственно активные мощности генерируемых статором и ротором асинхронной машины 2;

- реактивные мощности поc" ниь требляемые статором 2 и инвертором 5 ив сети.

- изменяется. в зависимости от

Ийв угла управления инвертором g (ф„„5 ) и соизмерима с мощностью машины 2.

Реактивная мощность индуктивного характера, циркулируя по сети. переменного тока. вызывает дополнительные потери электроэнергии, что снижает энергетические показатели установки.

7 . 4

Цель предлагаемого изобретения расширение области применения и увеличение КПД.

Поставленная цель достигается тем, что нагрузочное устройство для испытания вращающихся машин снабжено ключевым элементом с блоком управления, вход ключевого элемента через дроссель-накопитель соединен с выходом выпрямительного моста, а выходсо входом rpynnosoro зависимого инвертора, причем блок управления ключевого элемента соединен с выходом суммирующего усилителя.

На рисунке представлена схема нагруэочного устройства.

Нагруэочное устройство для испытания вращающихся машин состоит из испытуемого первичного двигателя 1, асинхронной машины с фазным ротором 2, трехфазного выпрямительного моста 3, дросселя-накопителя 4, ключевого элемента g, блока 6 вуправлении ключевым элементом, группового зависимого инвертора 7, блока 8 импульсно-фазового управления инвертором, задающего блока 9, датчика, 10 скольжения, датчика

11 напряжения, датчика 12 тока, суммирующего усилителя 13. с входом блока 6 управления ключевым элементом. Управляющие электроды ключевого элемента 5 связаны .с выходом блока 6.

Формула изобретения

Нагрузочное устройство для испытания вращающихся машин, содержащее асинхронную машину с фазным ротором, статорная обмотка которой подключена к сети переменного тока, а в цепь ро" торной обмотки включен выпрямительный мост, к выходу которого через дроссельнакопитель подсоединен зависимый инвертор с блоком импульсно-фазового управления, задающий блок, предназначенный для соединения с испытуемой машиной и подключенный к одному из входов суммирующего усилителя, другие входы сум- мирующего усилителя соединены с датчиком тока цепи ротора, датчиком напряжения питания статора и датчиком скольжения, при этом вход датчика тока соединен с выходом выпрямительного моста, о т л и а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения области применения и увеличения КПД, снабжено ключевым элементом с блоком управления, вход ключевого элемента через дроссель-нако" питель соединен с выходом выпрямительного моста, а выход " со входом груп" пового зависимого инвертора, причем блок управления ключевого элемента соединен с выходом суммирующего усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Шенфер К. И., Свириденко П. А.

Рекуперация энергии авиационных двигателей при их испытаниях. Известия

АН СССР, ОТН, и 5-6, 1943.

2. Известия ВУЗОВ Энергетика", И 11, 1967, с. 45-49

S 89236

Управлякщие электроды инвертора 7 связаны с выходом блока 8 импульснофазового управления инвертором.

Нагрузочное устройство работает следующим образом.

Первичный двигатель 1 приводит во вращение асинхронную машину 2 с частотой, превышающей синхронную скорость, при этом машина 2 создает тормозной момент, и активная мощность, генерируемая в статоре, передается в питающую сеть непосредственно, а для рекуперации активной мощности ротора применено выпрямительно-инверторное устройство в составе вынрямительного моста 3, дросселя-накопителя 4, ключевого элемента 5 и группового зависимого инвертора 7.

Выпрямленное напряжение ротора асинхронной машины 2 через ключевой элемент 5 подводится к групповому зависимому инвертору 7, работающему при rioстоянном минимальном угле управления.

Управление нагрузкой машины 2 овуществляется ключевым элементом 5.

Замыкание ключевого элемента 5 вызывает нарастание тока и накопление электромагнитной энергии в дросселенакопителе 4. При размыкании ключево-, го элемента 5 напряжение Hà его выхо- 30 де возрастает до величины, превышающей противо-ЭДС группового зависимого инвертора 7, и происходит сброс накопленной энергии в сеть переменного тока. 35

Относительная продолжительность включения ключевого элемента 5 изменяется в зависимости от величины на" пряжения цепи ротора по сигналу задающего блока 10. Стабилизация момен" 40 та нагрузки осуществляется автоматически по сигналам датчика 10 сколь" жения, датчика 11- напряжения, датчика 1.2 тока. Все сигналы передаются на вход суммируоцего усилителя 13 и на блок 6 управления ключевым элементом.

Устройство является универсальным, так как при нескольких ключевых эле- . ментах может работать на различные виды нагрузок: генераторы постоянного тока, синхронные генераторы, генераторы высокой частоты, статические преобразователи, трансформаторы и т.д, Использование предлагаемого уст" ройства обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества.

Нагрузочное устройство является универсальным, так как при наличии нескольких ключевых элементов группового инвертора позволяет одновременно вести испытания нескольких агре" гатов вне зависимости от типа, тока, режима работы.

Импульсное управление обеспечивает высокую точность регулирования по любому закону, помехозащищенность.

Кроме того, нагрузочное устройство имеет высокие энергетические показатели - коэффициент мощности, КПД.

Так как зависимый групповой инвертор работает с оптимальным углом управления и потребляет минимум реактивной мощности, коэффициент сдвига близок к 0,9.

8923Б7

Составитель В. Никаноров

Редактор Н. Пушненкова Техред С. Мигунова Корректор М шароши

Заказ 11249/68 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ 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