Устройство для испытаний двигателя

Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 19 Х 111,1966 ( 1098365/24-7) л, 21 сР, 2 нением заявки Ъ с присоед МП К б 011 3/2 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРиорит Д 621,317,38(088,8 Опубликовано 03.11.1970. Бюллетень9Дата опубликования описания 17.Л.970 Авторизобрете Л. В. Калиновска аявитель ТРОЙ СТВО СПЫТ ДВИГАТЕЛ Изобретение относится к устройствам для испытания двигателей (после их изготовления или ремонта) под нагрузкой с рекуперацией энергии в сеть и рекомендуется для применения на предприятияхизготовляющих и ремонтирующих двигатели и приводы различных механизмов.Существующие нагрузочные устройства либо поглощают мощность испытуемых двигателей при работе, как правило, с нагрузочнымц генераторами постоянного тока, либо обеспечивают рекуперацию энергии в сеть при,работе с нагрузочными генераторами переменного тока, вырабатывающими ток промышленной частоты. В этих устройствах регулирование нагрузочного момента испытуемых двигателей производится в звене, преобразующем механическим путем скорость испытуемого двигателя в синхронную скорость нагрузочного синхронного генератора.Предлагаемое нагрузочное устройство обеспечивает рекуперацию энергии в сеть при использовании генераторов,как постоянного, так и переменного тока и дает возможность регулировать нагрузочный момент генератора переменного тока так же, как и генератора постоянного тока, т. е, изменением тока возбуждения.Для эмый сеть того в устроистве использован ведою собранный по мостовой схеме мутатор, аноды (катоды) каждои цз грпп кото.алого, состоягцих нз 1 рех со 1 лаш 1 О вкл 1 О 1 енн 1.1 х управляемых вентилей, подсоединены к ко 11 такторам.5 Кроме того, для ооеспеченця ц(1 сто 11 цсг 11 аугла зажигацня вентилей цх управляющие электроды подсоединены через диоды ко вторичным обмоткам коммутцру 1 ощего трансформатора, перви 1 ная Оомотка кото 1 ОГО вкл 10 1 е ца в сеть.-а фцг. 1 представлена принципиальнаясхема предлагаемого устройства; ца фцг, 2 - график, напряжений на токосборных группах преобразователя и кривая напряжения сети.15 Испытуемый двигатель 1 соединяют либо снагрузочным синхронным генератором 2, оомотка возбуждения которого питается от независимого цсточника постоянного тока через регулятор 3 возбуждения, либо с нагрузочпым 20 генератором 4 постоянного тока, обмотка возбуждения которого питается через регулятор б,возблкдения. Генератор 2 или генератор 4 подключают к промышленной сети через зависимый статический преобразователь 6 ц коц такты 7 коммутирующего устройства. Силоваячасть преобразователя 6 собрана ца вентилях 8. Система управления вентилями является системой, управляемой промышленной сетью, ц содержит коммутцру 1 ощце трансформаторы 30 9 напряжения ц диоды 10.Механическая энергия испытуемого,двигателя 1 превращается в нагрузочном генераторе 2 в электрическую энергию переменного тока нестандартной частоты (в нагрузочном генераторе 4 - в энергию постоянного тока) и отдается в промышленную сеть через зависимый статический преобразователь б, превращающий энергию с нестандартной частотой или энергию постоянного тока в энергию переменного тока промышленной частоты,Если преобразователь б обеспечивает рекуперацию в сеть энергии постоянного тока, он выполняет основную функцию инвертирования, если энергии переменного тока непромышленной частоты - функцию преобразователя частоты, Поэтому ниже работа устройства рассматривается применительно к указанным двум случаям,Нагрузочный генератор 2 переменного тока приводится испытуемым двигателем 1 со скоростью, зависящей от нагрузки и отличной в общем случае от синхронной скорости нагрузочного генератора. Г 1 оэтому нагрузочный генератор 2 вырабатывает энергию переменного тока изменяющейся частоты. В зависимом статическом преобразователе 6 эта энергия преобразуется в эпергию переменного тока промышленной частоты и передается в сеть. Таким образом, обеспечивается параллельная работа нагрузоъного генератора 2 с промышленной сетью.Для испытания двигателей под нагрузкой необходиморегулировать нагрузочный момент на валу испытуемого двигателя изменением нагрузки генератора. Изменение нагрузки генератора постоянного тока, работающего параллельно с сетью, осуществляется регулированием тока возбуждения, поэтому генератор постоянного тока может быть использован в качестве нагрузочного для испытания двигателей.Изменение нагрузки синхронного генератора, работающего параллельно с сетью, осуществляется регулированием момента приводного двигателя, Так как при испытании двигателей регулировать момент на его валу необходимо путем изменения нагрузки генератора, то синхронный генератор нельзя использовать в качестве нагрузочного без решения вопроса о регулировании момента на валу двигателя изменением нагрузки генератора, Предлагаемое нагрузочное устройство позволяет использовать синхронный генератор в качестве нагрузочного, так как обеспечивает регулирование момента на валу испытуемого двигателя изменением нагрузки синхронного генератора при регулировании тока возбуждения. Таким образом, предлагаемое нагрузочное устройство обеспечивает регулирование нагрузочного момента на,валу испытуемого двигателя изменением тока возбуждения синхронного нагрузочпого генератора.Силовая часть преобразователя 6 собрана по схеме зависимых статических преобразозателей частоты без звена постоянного тока, в 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 которых функции выпрямления и инвертирования совмещены в одном устройстве. Каждая фаза преобразователя 6 состоит из двух трехфазных однополупериодных токосборны групп: положительной с общим катодом и отрицательной с общим анодом. Коммутация тока между тиристорами одной группы, а также между положительной и отрицательной группами - естественная.На фиг. 2 изображена огибающая кривая 11 напряжениявыпрямленного токосборными группами одной фазы, Форма огибающей кривой зависит от частоты генератора 2. Здесь же изображена синусоида соответствующей фазы напряжения сети (кривая 12), Следует иметь в виду, что под напряжением, выпрямленным токосборными,группами одной фазы, в дальнейшем будет подразумеваться первая гармоническая составляющая огибающей выпрямленного,напряжения (кривая 13).Для синхронизации нагрузочного генератора с сетью необходимо равенство частоты, величины и фазы выпрямленного токосборными группами напряжения с напряжением сети. Равенство частоты и фазы выпрямленного напряжения генератора 2 с напряжением сети обеспечивается системой управления вентилями токосборных групп. Равенство величины напряжения обеспечивается величиной возбуждения нагрузочного генератора 2.ь 1 астота и фаза напряжения, выпрямленного токосборньви группами, не зависит от частоты и фазы напряжения нагрузочного генератора 2 и определяется через систему управления вентилями и фазой напряжения сети, Поэтому для синхронизации нагрузочного генератора 2 с сетью необходимо ооеспечить только равенство величины напряжения, т. е. равенство амплитудных значений напряжения, выпрямленного токосборньви труппами, и напряжения сети, что достигается подбором соответствующего значения тока возбуждения генератора 2, В этом состоит осповнос отличие процесса синхронизации генератора 2 по сравнению с,процессом синхронизации синхронного генератора, работающего с сетью без промежуточного преобразователя.Г 1 редлагаемое устройство позволяет изменить процесс приема нагрузки и отдачи в сеть электроэнергии синхронного генератора 2. Вследствие того, что тиристорный преобразователь б не пропускает реактивный ток, генератор 2 отдает в:промышленную сеть только активную электроэнергию, величина которой может регулироваться током возбуждения при помощи, регулятора 8. Таким образом, основная особенность регулирования приема нагрузки и отдачи в сеть электроэнергии синронного генератора 2 заключается в том, что величина активной нагрузки генератора регулируется возбуждением, а не моментом на валу, первичного двигателя.Как уже указывалось выше, каждая фаза силовой части преобразователя 6 состоит из токосборных групп разной полярности, На 264536правление тока, отдаваемого в сеть, зависит от того, какая токосборная пруппа работает. В течение одного полупериода напряжения сети пропускают ток,положительные группы, а в течение другого - отрицательные, Полу- волну напряжения сети, изображенную в ооласти положительных значений (фиг. 2), будем называть прямой полуволной, а противоположную полуволну - обратной.Система управления вентилями токосборных групп обеспечивает синхронизацию по частоте и фазе напряжения, выпрямленного токосборными группами, с частотой и фазой напряжения сети. Кроме того, система управления вентилями не допускает прохождения реактивного тока от генератора 2 в сеть и обеспечивает прохождение энергии только в одном направлении: от нагрузочного генератора 2 в сеть,Система управления вентилями преобразователя б состоит из однофазных коммутирующих трансформаторов 9 напряжения и диодов 10. Диоды 10 защищают цепи управления вентилей от ооратной полуволны напряжения. Первичные обмотки однофазных трансформаторов 9 включены на фазные напряжения сети. Отпирающие сигналы для вентилей формируются во вторичных обмотках трансформаторов 9 причем отпирающий сигнал на каждый вентиль поступает от отдельной вторичной обмотки этих трансформаторов. Отпирающий ситнал для вентилей одной токосборной группы подается на все вентили одновременно.В преобразователе б управляющие сигналы имеют угол сдвига между фазами 120, вследствие того, что трансформаторы 9 включены на фазные напряжения сетки. Поэтому рассмотрим работу системы управления для одной,фазы преобразователя б (управление для двух других фаз происходит аналогично, но со сдв,игом 120).Схема, предлагаемого устройства обеспечивает передачу энергии только от нагрузочного генератора 2 в промышленную сеть. Поэтому система управления вентилями токосборных прупп обеспечивает отпирание той токо- сборной группы фазы, для которой проходящая полуволна напряжения сети является обратной. Следовательно, токосборная труппа пропускает ток навстречу напряжению сети под действием напряжения генератора 2 (величина тока определяется разностью моментных значений напряжений сети и генератора),При прохождении обратной полуволны напряжения сети должна быть открыта отрицательная токосборная группадля которой эта полуволна является обратной, При этом отрицательная токосборная группа выпрямляет напряжение генератора 2, образуя прямую полуволну первой гармоники выпрямленного напряжения генератора. Если амплитудное значение выпрямленной,полуволны напряжения генератора 2 больше амплитудного значе 5 и 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 ния,напряжения фазы сети, то через отрицательную группу потечет ток под действием прямой полуволны выпрямленного напряжения, Если амплитудное значение полуволны выпрямленного напряжения генератора будет меньше амплитудного значения полуволны напряжения сети, то вентили, несмотря на подачу отпирающих сигналов, будут заперты, Следовательно, при прохождении обратной полу- волны напряжения сети отрицательная токо- сборная группа получает отпирающий сигнал, длительность которого равна времени прохождения полуволны, Обратная полуволна напряжения сети поворачивается на 180 в обмотках трансформатора 9 и поэтому становится отпирающей для вентилей отрицательной токосборной группы. Вторичные обмотки трансформатора 9, питающие цепи управления отрицательной грулпы, включены согласно с первичной обмоткой этого трансформатора.При прохождении прямой полуволпы напряжения сети работает положительная токо- сборная группа аналогично работе отрицательной токосборной группы прп прохождении обратной,полуволны. Но так как прямая полуволна напряжения сети в обмотках трансформатора 9 становится обратной для вентилей положительной группы, то вторичные обмотки, питающие цепи управления вентилей положительной группы, включены встречно с первичной обмоткой трансформатора 9, Этим обеспечивается отпирание вентилей положительной группы при прохо;кдении прямой полуволны напряжения сети.Рассмотренная система управления вентилями преобразователя б обеспечивает отпирание и запирание токосборных групп с частотой сетипри этом автоматически согласуется фаза выпрямленного токосборными группами на пряжения с фазой напряжения сети.Так как отпирание, работа и запирание вентилей группы происходят за,период прохождения ,полуволны напряжения сети, то проходящий через вентили ток совпадает по фазе с напряжением сети. Система управления вентилями,исключает возможность прохождения тока с опережением или отставанием по фазе от напряжения сети. Поэтому через преобразователь б в сеть отдается только активная энергия. Это позволяет регулированием возбуждения генератора 2 увеличивать или уменьшать амплитудное значение полуволны выпрямленного токосборными группами напряжения, что приводит к увеличению или уменьшению только активной нагрузки генератора, которая необходима для создания нагрузочного момента на валу испытуемого двигателя,Если в качестве нагрузочного используется генератор постоянного тока 4, то вентили по. ложительных групп каждой фазы преобразователя б подключаются через контакты 7 коммутирующего устройства к положительной шине генератора 4, а вентили отрицательных групп - к отрицательной шине. В этом случае преобразователь б работает в инвертор 264536ном рекихге. 1 оммутация тока между вентилями разных токосборных групп естественная и,происходит при прохождении напряжения сети через нуль. Система управленггя вентилями работает аалогично описанному выше варианту с нагрузоч:гым генераторол пере- лгснноГО тока, создавая нг Выходе псремепныи ток иром ы шл он пой 1 г го.Предмет изобретения1. Устройство для испытаний двигателя, вал которого жестко соединен с валом нагрузочного генератора, отлггчаюигееся тем, что, с целью, повышения экономи ности, использован ведомый сетью, собранный по мостовой схеме мутатор, анод (катод) каждой группы из трех согласно включенных управляемых 5 вентилей которого, подсоединен к контактамкоммутируюгцего аппарата.2. Устройство по п. 1, отлггчагосггессг тем,го, с целью его упрощения, управляющие электроды вентилей через диоды подсоедине ны ко вторичным обмоткам трансформатора,первичная обмотка которого вклгочена в сеть, для обеспечения постоянства угла зажигания вентилей.264536 Редактор Н. Громов Заказ 1523/4 Тираж 480 ПодписноеЦ 1-1 ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр, Сапунова, 2 Составитель Б. МинцТехред А. А. Камышникова Корректоры: Г. С. Мухина и Г. П. Шильман