Устройство для испытания электрических машин

О П И С А Н И Е <>562899

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)М.Кл.- Н 02 К 15/00

Н 02 К 17/34

/;22) Заявлено 18 12.74 (21) 2084378 07 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.06.77. Бюллетень М 23 (45) Дата опубликования описания 13.10.77

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и аткрытни (53) УДК 621,313.001.4 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. А. Кропотин, А. М. Шарипов и В. А. Кропотин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к устройствам для проведения контрольных, типовых, ресурсных и исследовательских испытаний электрических вращающихся машин переменного тока. 5

Известно устройство для испытаний электрических машин, содержащее две электрические машины переменного и две электрические машины постоянного тока, электрически и механически связанные между собой. 10

Недостаток подобных устройств при испытании мощных электрических машин переменного тока — большая стоимость и габариты, сложенность в эксплуатации, малые функциональные возможности. 15

Известно также 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 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 близким по технической сущности к предложенному устройству.

Недостаток это."о устройства — малый к. п. д., высокая стоимость и небольшие функциональные возможности.

Цель изобретения — повышение к. п. д., уменьшение стонмо"ти и расширение функциоHB;IbHbIx возможностей 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 включен на сеть, причем вторая электрическая машина, выполнена асинхронной с фазным ротором н ес обмотка соединена с выходом дополнительного преобразователя частоты.

На чертеже изображена электрическая схема предложенного устройства.

У"тройство с0 тержит две асинхрон ные машины 1 и 2 с фазными роторами.

Машина 2 имеет два рабочих конца вала.

Одним ко:щом она сопряжена механически (после фазнровк:k по статору и ротору) с

",ñ." (нхронной машиной J. Второй конец е: вала используется прп работе стенда в качс-тзе залопозорот.-ю;о устройства, двигателя или нагрузо нного механизма для соединения

562899

65 с,испытуемой машиной 8. На пульте управления установлен задающий генератор 4.

Блок подключения б снабжен коммутирующими аппаратами, с помощью которых асинхронные машины 1 и 2,подключаются к питающей сети б, соед1ня1отся статорами между собой или с ècïûòóåìîé машиной 8, а роторамии — с полупроводниковыми преобразователями частоты 7 и 8, при этом преобразователь 7 — основной, а преобразователь 8— дополнительны11. Полупроводниковые преобразователи частоты 7 и 8 запитаны от распределительного узла питающей сети б.

При работе устройства в качестве»а;рузочного механизма при взаимной нагрузке сиllxpoHITIix машин машины 1 и 2 питают я системой трех постоянных 1оков оТ полупроводникового преобразователя частоты 8 со стороны роторов, а испытуемая синхронная машина 8 возбуждается от полупроводниково"о преобразователя частоты 7 постоянным током. Статоры испытуемой и нагрузочных машин зключаются на сеть б распределительного устройства через блок подключения б. Нагрузочный режим испытуемой машины 8 получают с помощью поворота оси поля ротора в машинах 1 и 2 относительно оси поля роroра синхронной машины 8, 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 короткозамкнутым:ротором машин по методу взаим:1ой нагрузки роторы машин 1,и 2 питаются трехфазпыми переменными токами от полупроводниковых преобразователей частоты 7 и 8.

Испытуемый двигатель должен соответствоз",.òü нагрузочпым машинам 1 и 2 по .èñëó полюсов и частоте, а по мощности равен сумме мощностей машин l и 2 или быть х1епьше ес. Статоры испытуемо;"1 8 нагрузочных

1 и 2 vlBUliIIH вкл1оча1отся HB Elита1ощуlo сеть б распределительного узла. Регулирование .

1астоты тока з роторе нагрузочных машин

1 ..;. 2 создают скольжение испытуемому двигателю 8 и, следовательно, нагружают его.

Токи в роторах нагрузочных машин 1 и 2

:1змсняются по частоте синхронно, что обеспе1пвается задающим генератором 4. Нагрузочпые 1, 2 и испытуемая 8 машины, соединенпыс электрической и механической связью, образуют замкнутый электромеханичсск.1й контур, по которому циркулирует полезнал .;1ощность в виде механической мощности от испытуемой машины 8 черсз вал к нагрузоч11ым машинам 1, 2 и от нагрузочных машин

/, 2 через электрическую связь между статопамп — к испытуемой мBIHI!пе 8. Потери и электромехан.!ЕН ском контуре покрываются пТ источников, питающих ко11ryp.

В испытаниях синхронных и асш1хронпых машин режим нагрузки дост11гается по opoTo.;i оси поля,или регулированием частоы тока в роторе нагрузочных машин. Реж11м нагрузки асинхронизированпых синхронных машин достигается путем синхронного регулирования частоты тока .и от носительного Iloворота осей поля одновременно. Для этого испытуемая асинхронизированная синхрон.ная машина 8 соединена электрической механической сзязью с нагрузочными аси11хрс нными машинами 1 и 2. Статоры всех машин включены на питающую сеть б распределительного узла. Ротор испытуемой машины 8 запитан от основного полупроводникового преобразователя частоты 7, а роторы нагрузочных маш.lH 1 и 2 — от дополнитегпного полупроводникового преобразователя частоты 8. Преобразователи 7 и 8 управляются объед11ненным согласованным задано п11 ге:1ератором 4 и выдают напряжения, О;1нхронно регулируемые по частоте от нуля до половинного значения частоты сети с возможностью изменения чередования фаз. Изменением частоты тока в роторах нагрузоч IE!x машин 1 и 2 и испытуемой машины 8 изменяют скорость враще."111я электромеха 1ического контура. Для проведения нагрузочно-О режима HB фиксирова нно11 скорости необхо:1 и . I o и О в О р а ч и 3 а т ь О с ь пОля В р О т О р е и с и ъ|туемой машины 8 в сторону опережения или о1ставания. Поворот осп поля в ротсре испытуемой машины 8 обеспечивается сдв:.iгом 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 асинхронизировапной синхронной машины 8 в генераторчом и двигательном режимах.

При выполне нии устройством функции валоповоротного устройства машины 1 и 2 соединяют cTBTopBëÃè, Hp подклlо 1ая к с "т:l.

В их роторы пода1от трехфазные токи низкой частоты от полупроводниковых преобразователей частоты 7 и 8. Еогда токи в роторах машин 1 и 2 равны Ilo величине, частоте

1е отличаются по фазе, тогда токов в статорпы;. обмотках нет. На ои1ксировапной частоте менее одного герца задают сдвиг фаз между векторами токов роторов. В статорных обмотках потечет ток, создающий вращающий момент в обеих машинах одного направления. Ча1п1п-:ы 1 и 2 начинают вращаться в режиме обращенного дв1ггателя и раскручивают соединенный с ними мсханический 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 прообразов те,чя 7, а в статоры — от преобразователя 8 так, чтобы направление вращения поля в статорах совпадало с направлением вращения поля в роторах. Когда сдвиг фаз между Вектораъlи токов cTBTopoB, cooTветстве по и роторов, равен нулю, машины неподвижны. При задании достаточного угла рассогласования роторы машин развернутся

562899

60 б5 и отработают определенную, зависящую ог момента сопротивления часть угла.

В кач:стве источника, регулируемого по ;aeòîòå, фазе и величине выходного напряжения, 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 м ашины 8. Роторные цепи машин 1 и 2 питаются от полупроводниковых преобразователей частоты 7 и 8 трехфазными токами, регулируемыми по частоте, фазе и величине. Такая схема стенда позволяет

Осуществлять принцип дзухзонного регулирования частоты. Машина 1, подключенная к питающей сети б, выполняет функции двигателя и обеспечивает первую зону регулирования частоты путем изменения скОрОсти Вращения вала. Машина 2 выпол няет функции генератора и расширяет первую зону Вверх и вниз путем изменения частоты вращения поля, ротора генератора относительно ротора ,испытуемой машины 8. Чередование фаз задается таким, чтобы поле в роторе двигателя (машкины 1) вращалось в одном направл:нии с полем сгатора, а поле B роторе гсн.ратора (машины) 2 — противоположно вращешпо ротора испытуемой машины 8. Тогда прп частоте напряжения преобразователей 7 и 8, равной половине частоты пита:ощсй сет", 6, получается нулевая частота íà 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:fc с удвоенной сетевой частотой.

Несмотря на то, что устройство составлено нз 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 магцины 8 или закорачивают, а в ротор подают ток возбуждения 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. B ротор двигателя 1 задают ток возбуждения от преобразователя

8 с чередованием фаз, обеспечивающим вращо;гие поля в нем в направлении вращения вала. Так как двигатель 1 отключен "i тающей сети 6 то на его ОО.1отках статора наводится напряжение с частотой, равной сумме частот вращения зала и "-ращения поля в его роторе. Синхронно увеличиваю r частоту токов в роторах двигателя 1 и генератора 2 до половинного значения сетевой частоты, при этом,на статоре двигателя 1 нагоднтся напряжение с частотой, близкой к частоте напряжения питающей сети 6. Двигатель 1 синхронизируют с питающей сетью

6 и подключают его статор и шинам распределительного блока питающей сети 6. После чего статор генератора 2 раскорачпвают. С помощью предложенного устройства обеспечивается облегченный пуск испытуемых машин 8, для чего после запуска устройства, не отключая статор генератора 2 от статора испытуемой машины 8, уменьшают синхронно ча"тоту токов зозбуждечпя генератора и двигателя 1. Прн нулевом значении частоты токов возбужде гия двигатель 1, генератор 2 и испытуемая машина 8 будут вращаться с синхронной скоростью. Beëff:Ifíà напряжения на статоре испытуемой машины

8 должна быть равна величине напряжения сети б, после чего напряжение на статоре испытуемой машины 8 синхронизируют с напряжением сети 6 и подключают машину 3 совместно с генератором 2 на шины распределительного устройства питающей сети 6.

Для величения пусковой мощности сети машины и 2 могут подключаться к неи в качестве синхронных компенсаторов для разгрузки от реактивных токов при пуске мощны-; двигателей.

Предложенное устройство обеспечивает пер::;ачу мощности нз одной сети в другую и испытание под нагрузкой статических электрических машин переменного тока — трансформаторов. В этом случае достаточно испытуемый трансформатор включить при помощ I первичной обмотки на сеть б, а прн помощи вторичной обмотки подключить к ста тору генератора 2. Задавая определенный сдвиг фаз между напряжением вторичной обмотки трансформатора и напряжением генератора

2, устанавливают необходимый ток нагрузки.

Предложенное устройство можно также использоВать, как комплект ющее зВено. Ком плектование испытательных станций подобными звеньями позволяет избежать разнотппности оборудования и схем, прп этом исчезасг необходимость содержания развитых вспомогательных систем шин (высоковольтных коммутаторов), пусковых систем шпн, автотрансформаторов, потенциал-регуляторов, пусковых трансформаторов, источников постоянного тока и т. д. Структуза построения устройства позволяет сократить до минимума использование производственных площадей под вспсмогательное оборудование. Пропускная способность испытательных станций ввиду лучших возможностей организации опытов возрастает. Схема устройства =-I;c;-юмпчна, так как в ней используется минимальное число элементов. а проведение нагрузочных режимов испытуемых двигателей обеспечивается только методом Взаимной нагрузки. Кроме того, при такой схеме устройства поддерживается высокий коэффициент мощности.

562899

Формула изобретения

Составитель В. Никаноров

Текред В. Рыбакова

Корректор И. Симкииа

Редактор Т. Загребельная

Заказ 529 1421 Изд. ¹ 75 Тираж 917 Подписное

1дНИИП11 Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Рауьнская наб., л 4/5

Тип. 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 ра!сширения функциональных возможностей, устройство снабжено дополни5 тельным преобразователем частоты с непосредственной связью, который подключен к задающему генератору основного преобразо.вателя частоты с непосредственной связью, а вход дополнительного преобразователя частз10 ты включен на сеть, причем вторая электрическая машина выполнена асинхронной с фазным ротором и ее обмотка соединена с выходом дополнительного преобразователя частоты.