Устройство для испытаний двигателя

Устройство для испытаний двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 19Х111.1966 (№ 1098365/24-7) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 03.!!!.1970. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 17Л I.1970

Кл, 21сР 2

МПК G Oll, 3/22

УД К 621,317.38 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

"1 т

Автор изобретения

Л. В. Калиновская

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к устройствам для испытания двигателей (после их .изготовления или ремонта) под нагрузкой с рекуперацией энергии IB сеть и рекомендуется для применения на предприятиях,,изготовляющих и ремонтирующих двигатели и приводы различных механизмов.

Существующие нагрузочные устройства либо поглощают мощность испытуемых двигателей при работе, как правило, с нагрузочными генераторами постоянного тока, либо обеспечивают рекуперацию энергии ia 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 перемен ного тока так же, как и генератора постоянного тока, т. е, изменением тока возбуждения.

Для этого в устройстве использован ведомый сетью собранный по мостовой схеме мутятор, аноды (катоды) кяждои нз Г13 пп которого, состоящих нз трех согласно включенных управляемых вентилей, подсоединены к кон такторам.

5 Кроме того, для ооеспечення цостоянсгвя угла зажигания вентилей нх управляющие электроды подсоединены через диоды ко BTi)рнчным обмоткам коммутирующего трансформатора, первичная оомоткя которого вклю и10 на в сеть.

На фпг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фпг. 2— график напряжений на токосборных группах преобразователя и кривая напряжения сети.

15 Испытуемый двигатель 1 соединяют либо с нагрузочным синхронным генератором 2, оомотка возбуждения которого питается от независимого источ|ника постоянного тока через регулятор 3 возбуждения, либо с нагрузочпым

20 генератором 4 постоянного тока, обмотка возбуждения которого питается через регулятор

5,возбуждения. Генератор 2 или генератор 4 подключают к промышленной сети через зависимый статический преобразователь 6 и кон25 такты 7 коммутирующего устройства. Силовая часть преобразователя 6 собрана на вентилях

8. Система управления вентилями является системой, управляемой промышленной сетью, и содержит коммутирующие трансформаторы

30 9 напряжения и диоды 10.

264536

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 постоя нного тока, он выполняет основную функцию ин вертирования, если энергии переменного тока непромышленной частоты — функцию преобразователя частоты. Поэтому ниже работа устройства рассматривается применительно к указанным двум случаям.

Нагрузочный генератор 2 перемен ного тока приводится испытуемым двигателем 1 со скоростью, зависящей от нагрузки и отличной в общем случае от синхронной скорости нагрузочного генератора. Поэтому .нагрузочный генератор 2 вырабатывает энергию переме нного 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 нагрузочного генератора 2 с промышленной сетью.

Для испытания двигателей под нагрузкой необходимо регулировать 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 использо вать 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 возбу>кдепия.

Таким образом, предлагаемое нагрузочное устройство обеспечивает регулирование нагрузоч|ного 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

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 изобра>кена огибающая кривая

11 напряжения,,выпрямленного токосборньвми 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 18).

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.

Частота и фаза напряжения, выпрямленного токосборными группами, не зависит от частоты и фазы напря>кения 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 токосборньв|и 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 оез промежуточного преобразователя.

Предлагаемое устройство позволяет изменить процесс приема нагрузки и отдачи в сеть электроэнергии синхронного генератора 2.

Вследствие того, что ти ристорный 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 син«ронного генератора 2 заключается в том, что величина активной нагрузки генератора регулируется возбуждением, а Не моментом HB валу, первичного двигателя.

Как уже указывалось выше, каждая фаза силовой части преобразователя 6 состоит из токосборных групп разной полярности, На264536 правление 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. Полуволну 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 вентиля ми не допускает прохождения реакти вного тока от генератора 2 в сеть и обеспечи вает прохождение энергии только в одном направлении: от нагрузочного генератора 2 в сеть, Система управления вентилями преобразователя 6 состоит из однофазных коммутирующих трансформаторов 9 напряжения и диодов

10. Диоды 10 за щищают цепи управления вентилей от ооратной полуволны напряжения.

Первичные обмотки однофазных трансформаторов 9 включены на фаз ные 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 сигнал для вентилей одной токосборной группы подается на все вентили одновременно.

В преобразователе 6 управляющие сигналы имеют угол сдвига между фазами 120, вследствие того, что трансформаторы 9 включены на фазные напряжения сети. Поэтому рассмотрим работу системы управления для одной,фазы преобразователя б (управление для двух других фаз происходит аналогично, но со сдв,иго м 120 ).

Схема, предлагаемого устройства обеспечи вает передачу энергии только от нагрузочного генератора 2 в промышленную сеть. Поэтому система управления вентилями токосборных групп обеспечивает отпирание той токосборной группы фазы, для которой проходящая полуволна напряжения сети является обратной. Следовательно, токосборная труппа пропускает ток навстречу напряжению сети под действием напряжения генератора 2 (ееличина тока определяется разностью моментных значений напряжений сети и генератора).

При прохождении обратной полуволны напряжения сети должна быть открыта отрицательная токосборная группа,,для 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 значе5 и

25 зо

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 полуволны напряжения сети отрицательная токосборная 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 токосборная 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 прохождении .прямой полуволны напряжения сети.

Рассмотренная система упра вления вентилями преобразователя б обеспечивает отпирание и запирание токосборных групп с частотой сети,,при этом автоматически согласуется фаза выпрямленного токосбор ными 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 е качестве нагрузочного используется генератор постоянного тока 4, то вентили положительных групп каждой фазы преобразователя 6 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 инвертор264536 ном режиме. коммутация тока между вентилями разных токосборных групп естественная

H,ïðoècõoäèT IIpH прохождении напряжения сети через нуль. Система управления вентилями работает аналогично описанному выше варианту с нагрузочным генератором переменного тока, создавая ни выходе переменный ток промышлснпой частоты.

Предмет изобретения

I. Устройство для испытаний двигателя, |вал которого жестко соединен с валом нагрузочного генератора, отличаюи1ееся тем, что, с целью, повышения экономичности, использован ведомый сетью, собранный по мостовой схеме мутатор, анод (катод) каждой группы из трех согласно включенных упра вляемых вентилей которого, подсоединен к контактам коммутирующего аппарата.

2. Устройство по п. 1, отличаюсцевся тем, по, с целью его упрощения, управляющие электроды вентилей через диоды подсоедине1О ны ко вторичным обмоткам трансформатора, первичная обмотка которого включена в сеть, для обеспечения постоянства угла зажигания вентилей.

264536

Редактор Н. Громов

Заказ 1523/4 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Б. Минц

Техред А. А. Камышникова

Корректоры. Г С Мухина и Г. П. Шильман