Устройство для испытания электрических машин

О П И С А Н И Е )562899ИЗОБРЕТЕН ИЯХ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 13.10.7 Государственный комите Совета Министров СССР ао делам изобретений 53) УДК 621,313.001.4(54) УСТРОЙСТВО ДЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к устройствам для проведения контрольных, типовых, ресурсных и исследовательских испытаний электрических вращающихся машин переменного тока.Извест)но устройство для испытаний электрических машин, содержащее две электрические машины переменного и две электрические машины постоянного тока, электрически и механически связанные между собой.Недостаток подобных устройств при испытании мощных электрических машин переменного тока - большая стоимость и габариты, сложенность в эксплуатации, малые функциональные возможности. Известно также устроиство для испытания электрических машин переменного тока, содержащее две механически сопряженные валами электрические машины переменного тока, одна из которых снабжена симметричным трехфазным ротором, блок подключения с клеммами для присоединения испытуемой машины к сети, преобразователь частоты с задающим генератором, причем статорные обмотки электрических машин соединены с блоком подключения, вход преобразователя .астоты - с сетью, а выход - с трехфазным симметричным ротором.Данное устройство является наиболее олпзкцм по технцческой 1 сущности к предложенному устройству.Недостаток этого устройства - малый к. п. д., высокая стоимость ц небольшие функциональные возможности.Цель изобретения - повышение к. п, д уменьшение стоцмо"тц и расширение функциональных возмож)ностей устройства.Для этого устройство снабжено дополнительным преобразователем частоты с непосредственной связью, который подключен к задающему генератору основного преобразователя частоты с непосредственной связью, а вход дополнительного преобразователя частоты вкгночен на сеть, причем вторая электрическая машина,выполнена асинхронной с фазным ротором и ес обмотка соединена с выходом дополнительного преобразователя частоты.На чертеже изображена электрическая схема предложенного устройства.У"тройство содержит две асцнхронные машины 1 ц 2 с фазнымц роторамц.Машина 2 имеет два рабочих конца вала. Одним концом она сопряжена механически (после фазцровкц по статору ц ротору) с асинхронной машиной У. Второй конец е: вала используется прц 1)аботе стенда в качс-тзе залопозорот.д;о устройства, двигателя цлц нагрузочного механизма для соединения5 10 15 20 25 30 40 45 50 55 50 65 с,испытуемой машиной 3. На пульте управления установлен задающий генератор 4, Блок подключения 6 снабжен коммутирующими аппаратами, с помощью которых асинхрош 1 ые машины 1 и 2,подключаются к питающей сети б, соединяются статорами между собой или с,испытуемой машиной 3, а роторамии - с полупроводниковыми преобразователями цастоты 7 и 8, при этом преобразователь 7 - основной, а преобразователь 8 - дополнительны 11. Полупроводниковые преобразователи частотыи 8 запитаны от распределительного узла питающей сети 6.При работе устройства в качеств" нагрузочного механизма при взаимной нагрузке синхронных машин машины 1 и 2 питаются системой трех постэянных токов от полупро. водникового преобразователя частоты 8 со стороны роторов, а испытуамая синхронная машина 3 возбуждается от полупроводникового преобразователя частоты 7 постоянным током. Статоры испытуемой и нагрузочных машин зключаются на сеть 6 распределительного устройства через блок подключения б. Нагрузочный режим испытуемой машины 3 получают с помощью поворота оси поля ротора в машинах 1 и 2 относительно оси поля ротора синхронной машины 3, причем оси поля в роторах машин 1 и 2 поворачиваются синхронно, так как они созданы системой трех постоянных токов одного полупроводникового преобразователя частоты 8.Для испытания асинхрончых с коротко- замкнутым ротором машин по методу взаим:1 ой нагрузки роторы машин 1,и 2 питаются трехфазными переменными токами от полупроводниковых преобразователей частоты 7 и 8. Испытуемый двигатель должен соответствовать нагрузочным машинам 1 и 2 по числу полюсов и частоте, а по мощности равен сумме мощностей машин 1 и 2 или быть х еньше ес. Статоры и:пытуемо;"1 3 и нагрузочных 1 и 2 мац 1 ин включа 1 отся на пита)ощу 1 О сеть 6 распределительного узла. Регулирование .1 астоты тока з роторе нагрузочных машин 1 и 2 создают скольжение испытуемому двигателю 3 и, следовательно, нагружают его. Токи в роторах нагрузоцных машин 1 и 2 :1 змсняются по частоте синхронно, что обеспе 1 пвается задающим генератором 4. Нагрузочные 1, 2 и испытуемая 3 машины, соединенпыс электрической и механической связью, образуют замкнутый электромеханическ:.1 и контур, по которому циркулирует полезнал .;1 ощность в виде механической мощности от испытуемой машины 3 через вал к нагрузоц 11 ым машинам 1, 2 и от нагрузочных машин /, 2 через электрическую связь между статоэами - к испытуемой машп.1 е 3. Потери в электромехан.1 ч ском контуре покрываются от источников, питающих контур.В испытаниях синхронных и асинхронных машин режим нагрузки дост 1 гается позоротом оси поля или регулированием часто.ы тока в роторе нагрузочных машин. Режим нагрузки асинхронизированных синхронных машин достигается путем синхронного регулирования частоты тока и относительного поворота осей поля одновременно. Для этогэ испытуемая асинхронизированная синхронная машина 3 соединена электрической механической связью с нагрузочными аси:1- хрснными машинами 1 и 2. Статоры всех машин включены на питающую сеть б распределительного узла. Ротор испытуемой машины 3 запитан от основного полупроводникового преобразозателя частоты 7, а роторы нагрузочных машин 1 и 2 - от дополнител 1- ного полупроводникового преобразователя частоты 8. Преобразователи 7 и 8 управляются объед 11 ненным согласованным зада 1 эн 1 им ге:1 ератором 4 и выдают напряжения, О;1 нхронно регулируемые по частоте от нуля дэ половинного значения частоты сети с возможностью изменения чередования фаз, Изменением частоты тока в роторах нагрузочных машин 1 и 2 и испытуемой машины 3 изменяют скорость враще 11 ия электромеханического контура. Для проведения нагрузочного режима на фиксированно 11 скорости необхо;1 и.10 пэвэрачизать Ось пОля в роторе испытуемой машины 3 в сторону опережения или Отставания. Поворот оси поля в роторе испытуемой машины 3 обеспечивается сдв:1 гом фазы напряжения преобразователя 7 относительно фазы напряжения преобразователя 8, Подобным образом снимают семейство угловых нагрузочных характеристик на различных скоростях выше и ниже синхронной для испытуемой асинхрэнизировапной синхронной машкины 3 в генераторчом и двигательном ре. жимах. При выполнении устройстзэм функции валоповоротного устройства машины 1 и 2 соединя 1 от статорами, не подкл 101 ая к сот:1. В их роторы пода 1 от трехфазные токи низкой частоты от полупроводниковых преобразователей частоты 7 и 8. Еогда токи в роторах машин 1 и 2 равны по величине, частоте :1 е отличаются по фазе, тогда токов в статорных обмотках нет. На фиксированной частоте менее одного герца задают сдвиг фаз между векторами токов роторов. В статорных обмотках потечет ток, создающий вращающий момент в обеих машинах одного направления, Чаш 1 ны 1 и 2 начинают вращаться в реж 11 ме обращенного двигателя и раскручивают соединенный с ними механический вал нагрузочного механизма. Устройство обеспечивает поворот механизма на определенный угол в режиме отработки угла, Для этого в роторы машин 1 и 2 подают токи от пресбразэв-теля 7, а в статоры - от преобразователя 8 так, чтобы направление вращения поля в статорах совпадало с направлением вращения поля в роторах. Когда сдвиг фаэ МЕЖДУ ВЕКТОРаМИ ТОКОВ СТаТОРОВ, СООТ- ветственно и роторов, равен нулю, машины неподвижны, При задании достаточного угла рассогласования роторы машин развернутся5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 б 5 и отработают определенную, зависящую ог момента сопротивления часть угла.В кач:стве источника, регулируемого по частоте, фазе Ги величине выходного напря)кения, устройство находит основное применение в испытательных станциях. В этом случае машину 1 статором подключают через блок подключения 5 к распределительному узлу питающей сети 6, а машкину 2 - к статору испытуемой машины 3. Роторные цепи машиГн 1 и 2 питаются от полупроводниковых преобразователей частоты 7 и 8 трехфазными токами, регулируемыми по частоте, фазе ц величине. Такая схема стенда позволяет осуществлять принцип дзухзонного регулирования частоты. Машина 1, подключенная к питающей сети б, выполняет функции двигателя и обеспечивает первую зону регулцроваГГия частоты путем изменения скорости вращения вала. Машина 2 вьГполняет функции генератора и расширяет первую зону вверх и вниз путем изменения частотьГ вращения поля, ротора генератора относительно ротора ,испытуемой машины 3. Череловатле фаз задается таким, чтобы поле в роторе двигателя (хГашиньГ 1) вращалось в одном направлении с полем сгатора, а поле в роторе генратора (машиГГьГ) 2 - противоположно вращешГцо ротора испытуемой ъГашиГГьГ 3. Тогда прц частоте напряжения преобразователей 7 и 8, равной половине частоты пита;оГцсй сетГГ 6, получается нулевая частота на статоре генератора 2. Снижая синхронно частоту преобразователей 7,и 8 до нулевого значения, на статоре генератора 2 получают напряжение с частотой сети. Изменяя чередование фаз на обратное и увеличивая частоту токов в роторах генератора 2 и двигателя (машины) 1 до половинного значения частоты сети, получают на статоре генератора 2 напряжен:Ге с удвоенной сетевой частотой.Несмотря на то, что устройство составлено из мощных асинхронных машин 1, 2 с фазным ротором, его схема позволяет осуществлять облегченный пуск с ограниченными пусковыми токами, для чего статор генератора 2 соединяют со статором испытуемой ма- Гш 1 ГГГьГ 3 или закорачцвают, а в ротор подают ток возбуидеГГия от полупроводникового преобразователя частоты 7 с таким чередованием фаз, чтобы генератор 2 в режиме обращенного двигателя вращался в направлении, соответствующем, нормальному направлению вращения двигателя 1. В ротор двигателя 1 залают ток возбуждения от преобразователя 8 с чередованием фаз, обеспечивающим вращоние поля в нем в направлении вращения вала. Так как двигатель 1 отключен эт тающей сети 6, то на его обмотках статора Гназолится напряжение с частотой, равноц сумме частот вращеГГця зала и вращения поля в его роторе, Синхронно увелцчГГвают частоту токов в роторах двигателя 1 и генератора 2 до половинного значения сетевой частоты, при этом,на статоре двигателя 1 наголГГтся напряжение с частотой, близкой к частоте напряжения ПГГтаГощец сети 6. ДВГГ- гатель 1 синхронГГзГГруГот с питающей сетью 6 и подключают его статор и шинам распределительного блока питающей сети 6. После чего статор генератора 2 раскорачцвают. С помощью прелложенного устройства обеспечивается облегченГГый пуск испытуемых машин 3, лля чего после запуска устройства, не отключая статор генератора 2 от статора испытуемой машины 3, уменьшают синхронно ча"тоту токов зозбужлечця генератора и двигателя 1. Прц нулевом значении частоты токов возбужленця двигатель 1, генератор 2 и испытуемая машина 3 булут вращаться с синхронной скоростью. Вели:пГна напряжения на статоре испытуемой машины 3 должна быть равна величине напряжения сети б, после чего напряжение на статоре испытуемой машины 3 синхронизируют с напряженГГем сети 6 и подключают машину 3 совместно с генератором 2 на шины распределительного устройства питающей сети 6,Для увеличения пусковой мощности сети машины 1 ц 2 могут подключаться к ней в качестве сцнхронных компенсаторов лля разгрузки от реактивных токов прц пуске мощных двигателей. Предложенное устройство обеспечГГвает пер:ачу мощности цз олной сети в другую и испытание пол нагрузкой статГГческГГх электрических машин переменного тока - трансформаторов. В этом случае достаточно испытуемый трансформатор включить прц помощ Г первичной обмотки на сеть 6, а прц помощи вторичной обмотки подключить к ста тору генератора 2. Задавая определенный слзГГг фаз между напряжением вторичной обмотки трансформатора ц напряжением генератора 2, устанавливают необходимый ток нагрузки,Прелложснное устройство можно таюГ е использовать, как ГохГплеГтающее звено. КоГ- плектование испытательных станций подобными звеньями позволяет избежать разнотцпности оборудования и схем, прцэтом цсчезаег необходимость содержания развитых вспомогательных сГГстем шцн (вьГсокогольтньГх коммутаторов), пусковых систем цпГн, автотрансформаторов, потенциал-регуляторов, пусковых трансформаторов, источников постоянного тока и т. д. Структура построения устройства позволяет сократить ло мГГнГГмума использование производственных площалей пол лспомогательное оборудование. Пропускная способность испытательных станций ввиду лучших возможностей организации опытов возрастает. Схема устройства эко:Гомпчна, так как в ней используется минимальное число элементов. а провеленце нагрузочных режимов испытуемых двигателей обеспечивается только методом взаимной нагрузки. Кроме того, прц такой схеме устройства поддерживается высокий коэффициент мощности.562899 Формула изобретения Составитель В. НиканоровТекред В, Рыбакова Корректор И. Симкииа Редактор Т. Загребельная Заказ 5291421 Изд.75 Тираж 917 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по лелам изобретений и открытий Москва, Ж-З 5, Рауьнская наб., л. 4/5Тип, Харьк. фил. пред, Патент Устройство для испытания электрических машин переменного тока, содержащее две механически сопряженные валами электрические машины переменного тока, одна из которых снабжена симметричным трехфазным ротором, блок подключения с клеммами для присоединения испытуемой машкины к сети, основной преобр,азователь частоты с задающим генератором, причем статорные обмотки электрических машин соединены с блоком подключения, вход преобразователя частоты - с сетью, а выход - с трехфазным симметричным ротором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения к. п. д., снижения стоимости и расширения функциональных возможностей, устройство снабжено дополни тельным преобразователем частоты с непосредственной связью, который подключен к задающему генератору основного преобразователя частоты с непосредственной связью, а вход дополнительного преобразователя часто ты включен на сеть, причем вторая электрическая машина выполнена асинхронной с фазным ротором и ее обмотка соединена с выходом дополнительного преобразователя частоты.