Стенд для исследования регулируемых систем электропривода с дистанционным управлением
Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности, к электроэнергетическим системам и может быть использовано для научных исследований промышленных комплексов и электрифицированного транспорта с частотно-регулируемым электроприводом, а также может использоваться в учебном процессе при подготовке специалистов электротехнического профиля, включая программы индивидуально-дистанционного обучения через сети Интернет. Стенд для исследования регулируемых систем электропривода содержит два преобразователя частоты, которые управляют нагрузочной машиной и электродвигателем валы которых соединены в одной оси. В различных участках силовой электронной схемы включены датчики мгновенных значений напряжения и тока. Измеренные величины преобразовываются в цифровой сигнал с помощью цифрового осциллографа входящего в состав стенда, который передает эти данные в электронно-вычислительную машину. Электронно-вычислительная машина управляет работой преобразователей частоты, а также выводит информацию об измеренных значениях на различные устройства вывода и отображения информации в виде осциллограмм и цифровых индикаторов. Посредством электронно-вычислительной машины организуется связь по проводным или беспроводным информационным сетям с удаленным рабочим местом, с помощью которого также можно управлять стендом и получать всю принятую электронно-вычислительной машиной информацию. Технический результат от решения поставленных задач заключается в обеспечении возможности работы со стендом дистанционно, т.е. управления им с любого места от любой электронно-вычислительной машины, например ноутбука или персонального компьютера, и получении возможности измерения мгновенных значений величин.
Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности, к электроэнергетическим системам и может быть использовано для научных исследований промышленных комплексов и электрифицированного транспорта с частотно - регулируемым электроприводом, а также может использоваться в учебном процессе при подготовке специалистов электротехнического профиля, включая программы индивидуально-дистанционного обучения через сети Интернет.
Известен лабораторный стенд по исследованию электромеханических систем с двигателями переменного тока, который взят за прототип [http://esmo.kdu.edu.ua/publ/ESMO_2012.pdf], стр.176-177.
Стенд - прототип состоит из двух основных компонентов, а именно панели управления и электромеханической системы взаимосвязанных двигателей переменного тока: асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и синхронного двигателя с постоянными магнитами. Панель управления электродвигателями содержит сервопреобразователь для управления синхронным двигателем и преобразователь частоты для регулирования скорости асинхронного двигателя. Контроль и управление преобразователем частоты и сервопреобразователем осуществляет электронно-вычислительная машина.
К недостаткам устройства прототипа следует отнести отсутствие дистанционного управления стендом, малый объем информации, получаемый посредством контрольно-измерительных приборов, используемых в стенде и невозможность управления и получения информации о действующих и мгновенных значениях измеряемых величин в виде осциллограмм с удаленного рабочего места. Это вызвано ограниченным использованием средств электронно-вычислительной техники в составе стенда.
Задачей полезной модели является создание стенда для исследования регулируемых систем электропривода с дистанционным управлением с возможностью измерения мгновенных значений измеряемых величин.
Технический результат от решения поставленных задач заключается в обеспечении возможности работы со стендом дистанционно, т.е. управления им с любого места от любой электронно-вычислительной машины, например ноутбука или персонального компьютера, и получении возможности измерения мгновенных значений величин.
Решение поставленных задач достигается тем, что в качестве нагрузочной машины применена асинхронная машина, подключенная к дополнительному преобразователю частоты, а также введены измерительные датчики, подключенные к силовым входам и выходам обоих преобразователей частоты и к их фильтрам в промежуточных звеньях постоянного тока; информационные выходы датчиков присоединены к измерительным входам цифрового осциллографа, который присоединен к электронно-вычислительной машине для передачи данных на устройства вывода и отображения информации, и кроме этого через электронно-вычислительную машину осуществлена связь по проводным или беспроводным информационным сетям с удаленным рабочим местом, с которого производится контроль и управление стендом.
Устройство стенда для исследования регулируемых систем электропривода с дистанционным управлением представлено на фиг. Он состоит из следующих элементов: 1 - питающая сеть; 2 - датчики входа преобразователя 6; 3 - выпрямитель преобразователя 6; 4 - фильтр звена постоянного тока преобразователя 6; 5 - транзисторный инвертор напряжения преобразователя 6; 6 -преобразователь частоты нагрузочной машины; 7 - датчики выхода преобразователя 6; 8 - нагрузочная асинхронная машина; 9 - датчики сети постоянного тока; 10 - датчики входа преобразователя 14; 11 - выпрямитель преобразователя 14; 12 - фильтр звена постоянного тока преобразователя 14; 13 -транзисторный инвертор напряжения преобразователя 14; 14 - дополнительный преобразователь частоты; 15 - датчики выхода преобразователя 14; 16 - испытуемый асинхронный двигатель; 17 - цифровой осциллограф; 18 - устройства ввода информации; 19 - электронно-вычислительная машина; 20 - устройства вывода и отображения информации; 21 - удаленное рабочее место.
Элементы устройства соединены следующим образом.
Выпрямитель преобразователя 6, фильтр звена постоянного тока преобразователя 6 и транзисторный инвертор напряжения преобразователя 6 соединены последовательно и образуют преобразователь частоты нагрузочной асинхронной машины. Выпрямитель преобразователя 14, фильтр звена постоянного тока преобразователя 14 и транзисторный инвертор напряжения преобразователя 14 образуют дополнительный преобразователь частоты электродвигателя 16. Между выходом выпрямителя 3 и выходом выпрямителя 11 присоединен датчик сети постоянного тока. К выходу транзисторного инвертора напряжения преобразователя 6 присоединен датчик 7, к выходу датчика 7 присоединена нагрузочная асинхронная машина 8. К выходу транзисторного инвертора напряжения преобразователя 14 присоединен датчик 15, к выходу датчика 15 присоединен испытуемый асинхронный электродвигатель 16. Датчики 2 и 10 соединены параллельно и подключены к питающей сети 1. Выход датчика 2 соединен с входом выпрямителя 3. Выход датчика 10 соединен с входом выпрямителя 11. Преобразователи частоты 6 и 14 соединены параллельно и подключены к электронно-вычислительной машине 19. Информационные выходы датчиков 2, 7, 9, 10 и 15 подключены к информационным входам цифрового осциллографа 17. Устройства ввода информации 18 подключены к входу электронно-вычислительной машины. Устройства вывода и отображения информации 20 и удаленное рабочее место 21 подключены к выходам электронно-вычислительной машины 19.
Устройство (фиг.) работает следующим образом.
Напряжение питающей сети через датчики 2 и 10 поступает на входы выпрямителей 3 и 11. С выхода выпрямителя 3, напряжение постоянного тока через фильтр звена постоянного тока 4, поступает на вход транзисторного инвертора напряжения 5, посредством которого оно преобразовывается в систему синусоидальных напряжений. С выхода транзисторного инвертора напряжения 5, через датчики 7, система синусоидальных напряжений приводит в действие нагрузочную асинхронную машину 8. С выхода выпрямителя 11, напряжение постоянного тока через фильтр звена постоянного тока 12, поступает на вход транзисторного инвертора напряжения 13, посредством которого оно преобразовывается в систему синусоидальных напряжений. С выхода транзисторного инвертора напряжения 13, через датчики 15 система синусоидальных напряжений приводит в действие испытуемый асинхронный двигатель 16. Между выходами выпрямителей 3 и 11 включены датчики сети постоянного тока 9, которые измеряют мгновенные значения напряжения и тока сети постоянного тока. Мгновенные значения напряжения и тока, измеренные датчиками 2, 7, 9, 10 и 15 поступают на измерительные входы цифрового осциллографа 17, который преобразует эти сигналы в цифровой формат и передает их в электронно-вычислительную машину 19. Контроль и управление преобразователями частоты 6 и 14 осуществляется электронно-вычислительной машиной 19. С устройств ввода информации 18 поступают управляющие воздействия, согласно которым электронно-вычислительная машина обрабатывает поступающую на ее входы информацию, выводит ее на устройства вывода и отображения информации 20, а также вырабатывает управляющие воздействия требуемые для работы стенда. Для контроля и управления стендом с удаленного рабочего стола 21, электронно-вычислительной машиной организуется связь по проводным или беспроводным информационным сетям.
Наиболее целесообразной областью применения являются электроприводы работающие в опасных для человека местах и требующих постоянного контроля, а также общеобразовательные учреждения, на базе которых осуществляется подготовка специалистов электротехнической направленности, включая программы индивидуально - дистанционного обучения через сети Интернет.
Стенд для исследования регулируемых систем электропривода, содержащий асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, подключенный к преобразователю частоты, нагрузочную машину, дополнительный преобразователь частоты и электронно-вычислительную машину, отличающийся тем, что в качестве нагрузочной машины применена асинхронная машина, подключенная к дополнительному преобразователю частоты, а также введены измерительные датчики, подключенные к силовым входам и выходам обоих преобразователей частоты и к их фильтрам в промежуточных звеньях постоянного тока; при этом информационные выходы датчиков присоединены к измерительным входам цифрового осциллографа, который присоединен к электронно-вычислительной машине для передачи данных на устройства вывода и отображения информации, и кроме этого через электронно-вычислительную машину осуществлена связь по проводным или беспроводным информационным сетям с удаленным рабочим местом, с которого производится контроль и управление стендом.
