RU2136013C1 - Electrified bed to test asynchronous and synchronous generators - Google Patents

Abstract

FIELD: study of parameters of generators during laboratory and production tests of asynchronous and synchronous generators. SUBSTANCE: bed has synchronization condition switch, gear controlling power unit of driving motor of generator. Control gear realizes function of phase-pulse control over power unit and includes synchronization unit to which output contacts of synchronization condition switch are connected. Input contacts of it connect bed to network and output of generator. EFFECT: stabilization of frequency and speed of tested generator. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для исследования параметров генераторов и может использоваться при лабораторных и производственных испытаниях синхронных и асинхронных генераторов. The invention relates to devices for studying the parameters of generators and can be used in laboratory and industrial tests of synchronous and asynchronous generators.

Исследование электрических машин может быть выполнено одним из методов, рекомендованных в стандартах. The study of electrical machines can be performed by one of the methods recommended in the standards.

Эти известные схемы для исследования и испытания электрических машин имеют ряд существенных недостатков, заключающихся в том, что при исследовании необходимо вручную оператору поддерживать тот или другой параметр генератора. Схемы автоматического регулирования и управления часто не удовлетворяют требованиям по стабильности, качественным и стоимостным показателям (Справочник по автоматизированному электроприводу/ Под ред. В.А.Елисеева и А.В.Шаянского. -М.: Энергоатомиздат, 1983, с.241 - 260.). These well-known schemes for research and testing of electrical machines have a number of significant drawbacks, namely, in the study, the operator must manually maintain one or another parameter of the generator. Schemes of automatic regulation and control often do not meet the requirements for stability, quality and cost indicators (Handbook of an automated electric drive / Edited by V.A. Eliseev and A.V. Shayansky. -M.: Energoatomizdat, 1983, p.241 - 260 .).

Наиболее близким по техническому решению является стенд для испытания автотракторных генераторов по а. с. СССР N 1095116, G 01 R 31/34, от 30.05.84. Бюл.N 20
Известное устройство предназначено для проведения испытаний автотракторных генераторов, в частности для снятия токоскоростных характеристик.The closest in technical solution is a test bench for automotive tractor generators according to a. with. USSR N 1095116, G 01 R 31/34, dated 30.05.84. Bull. N 20
The known device is intended for testing automotive generators, in particular for taking current-speed characteristics.

Устройство содержит приводной двигатель генератора с блоком питания и управления, блок измерения частоты вращения, причем блок управления приводного двигателя выполнен в виде цифроаналоговой системы, вход которой присоединен к блоку задания напряжения. The device comprises a generator drive motor with a power and control unit, a speed measuring unit, the drive engine control unit being in the form of a digital-analog system, the input of which is connected to the voltage setting unit.

При исследовании синхронных и асинхронных генераторов необходимо точно стабилизировать частоту. Особенно сложно этот процесс осуществить в асинхронных генераторах, так как их частота зависит от скольжения, а последнее от нагрузки генератора. In the study of synchronous and asynchronous generators, it is necessary to precisely stabilize the frequency. It is especially difficult to carry out this process in asynchronous generators, since their frequency depends on the slip, and the latter on the generator load.

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечить необходимые требования по синхронизации частоты в статических и динамических режимах. The disadvantage of this device is the inability to provide the necessary requirements for frequency synchronization in static and dynamic modes.

Техническим решением предлагаемого изобретения является стабилизация частоты исследуемых генераторов в статических и динамических режимах. The technical solution of the invention is the stabilization of the frequency of the studied generators in static and dynamic modes.

Задача достигается, тем, что электрифицированный стенд для исследования асинхронных и синхронных генераторов, содержащий приводной двигатель генератора, силовой блок, блок управления, датчик скорости дополнительно содержит переключатель режима синхронизации, а блок управления реализует функцию фазоимпульсного управления и содержит аналого-цифровой преобразователь и узел синхронизации, причем приводной двигатель генератора механически связан с валом исследуемого генератора и датчиком скорости, при этом тиристоры силового блока соединены в трехфазную схему выпрямления, вход которой соединен с сетью, а выход "+" и "-" с якорем приводного двигателя, переключатель режима синхронизации выходными контактами соединен с узлом синхронизации блока управления, а входными контактами с сетью и выходом исследуемого генератора, а выход датчика скорости соединен со входом аналого-цифрового преобразователя блока управления, сигналы управления последнего поступают на управляющие электроды тиристоров силового блока. The task is achieved in that the electrified stand for the study of asynchronous and synchronous generators, comprising a generator drive motor, a power unit, a control unit, a speed sensor further comprises a synchronization mode switch, and the control unit implements a phase-pulse control function and includes an analog-to-digital converter and a synchronization unit moreover, the drive motor of the generator is mechanically connected with the shaft of the investigated generator and the speed sensor, while the thyristors of the power unit with are connected to a three-phase rectification circuit, the input of which is connected to the network, and the output "+" and "-" with the armature of the drive motor, the synchronization mode switch with output contacts is connected to the synchronization unit of the control unit, and the input contacts to the network and the output of the generator under investigation, and the output The speed sensor is connected to the input of the analog-to-digital converter of the control unit, the control signals of the latter are fed to the control electrodes of the thyristors of the power unit.

Новизна технического решения обусловлена введением переключателя режима синхронизации и реализации в блоке управления функции фазоимпульсного управления, содержащим аналого-цифровой преобразователь и узел синхронизации. The novelty of the technical solution is due to the introduction of a synchronization mode switch and implementation of a phase-pulse control function in the control unit, containing an analog-to-digital converter and a synchronization unit.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения. According to the scientific, technical and patent literature, the authors are not aware of the claimed combination of features aimed at achieving the task and this solution does not follow clearly from the prior art, which allows us to conclude that the solution corresponds to the level of the invention.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо. Электрифицированный стенд используется для лабораторных исследований асинхронных и синхронных генераторов мощностью до 30 кВт на кафедре электрических машин и электропровода Кубанского ГАУ, а также в лаборатории ОГК Калужского завода "Трансмаш". The proposed solution is industrially applicable. The electrified stand is used for laboratory research of asynchronous and synchronous generators with a capacity of up to 30 kW at the Department of Electric Machines and Electric Wires of the Kuban State Agrarian University, as well as in the laboratory of the OGK Kaluga Transmash plant.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема принципиальная электрифицированного стенда, а на фиг.2 - графики, поясняющие работу схемы. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a schematic diagram of an electrified stand, and FIG. 2 is a graph explaining the operation of the circuit.

Электрифицированный стенд (фиг.1) содержит трехфазный источник питания А, В, С1, блок силовой 2 с тиристорами 3, приводной двигатель постоянного тока 4, токоограничивающие дроссели 5, исследуемый генератор 6 с датчиком скорости 7, прибор контроля скорости 8, блок управления 9, переключатель режима синхронизации 10, задатчик скорости 11. The electrified stand (Fig. 1) contains a three-phase power supply A, B, C1, a power unit 2 with thyristors 3, a direct current drive motor 4, current-limiting chokes 5, an investigated generator 6 with a speed sensor 7, a speed control device 8, a control unit 9 , synchronization mode switch 10, speed controller 11.

Тиристоры с одной стороны соединены с трехфазной сетью 1A, B, C, с другой стороны через токоограничивающие дроссели 5 с якорем приводного двигателя 4. Вал двигателя 4 через эластичную муфту 12 соединен с валом исследуемого генератора 6 и датчиком скорости 7. Выход датчика скорости 7 соединен с прибором контроля скорости 8 и через проводники 13' - 14' со входом обратной связи 13 блока управления 9. Сигналы управления от блока управления 9 через проводники 1' - 12' поступают на управляющие электроды тиристоров 3. Вход синхронизации блока управления 9 A1, B1, C1 через переключатель режима синхронизации 10 соединяется с сетью 1 A, B, C и выходом 14 A', B', C' исследуемого генератора 6. Thyristors on the one hand are connected to a three-phase network 1A, B, C, on the other hand, through current-limiting inductors 5 with the armature of the drive motor 4. The shaft of the motor 4 through the elastic coupling 12 is connected to the shaft of the generator 6 and the speed sensor 7. The output of the speed sensor 7 is connected with the speed control device 8 and through the conductors 13 '- 14' with the feedback input 13 of the control unit 9. The control signals from the control unit 9 through the conductors 1 '- 12' are fed to the control electrodes of the thyristors 3. Synchronization input of the control unit 9 A1, B1 C1 res, the synchronization mode switch 10 is connected to the network 1 A, B, C and the output 14 A ', B', C 'of the studied generator 6.

Схема работает следующим образом. На одну из фаз блока управления 9 подается напряжение сети (кривая "a", фиг.2, левая часть графиков). Такой же сигнал поступает на узел синхронизации "б" через переключатель режима синхронизации 10. Узел синхронизации формирует прямоугольные импульсы "в" и "г" и после суммирования получаем синхроимпульсы "д" с частотой 100 Гц при переходе синусоидального сигнала "б" через "ноль". The scheme works as follows. A network voltage is applied to one of the phases of the control unit 9 (curve "a", Fig. 2, the left side of the graphs). The same signal is sent to synchronization node “b” through the synchronization mode switch 10. The synchronization node generates rectangular pulses “c” and “g” and, after summing, we obtain clock pulses “d” with a frequency of 100 Hz when the sinusoidal signal “b” passes through “zero” "

Аналого-цифровой преобразователь преобразует аналоговый сигнал задатчика скорости 11 и сигнал обратной связи от датчика скорости 7 в прямоугольные импульсы определенной частоты "е". Причем чем больше сигналы на входе АИП, тем выше частота на выходе АИП. При определенном числе счетных импульсов на управляющие входы тиристоров 3 подаются сигналы управления "з", последние открывают тиристоры 3 и в каждой фазе наблюдается выходной сигнал "и", т.е. реализуется фазоимпульсное управление. An analog-to-digital converter converts the analog signal of the speed control unit 11 and the feedback signal from the speed sensor 7 into rectangular pulses of a certain frequency "e". Moreover, the more signals at the input of the AIP, the higher the frequency at the output of the AIP. With a certain number of counting pulses, the control signals “h” are applied to the control inputs of the thyristors 3, the latter open the thyristors 3, and the output signal “and” is observed in each phase, i.e. phase-phase control is implemented.

При увеличении нагрузки скорость двигателя 4 снижается, уменьшается сигнал обратной связи 7, автоматически изменяется угол открытия тиристоров 3 и напряжение возрастает. Но в этом случае вся система работает с определенным статизмом и частота тока исследуемого генератора снижается. When the load increases, the speed of the motor 4 decreases, the feedback signal 7 decreases, the opening angle of the thyristors 3 automatically changes, and the voltage increases. But in this case, the whole system works with a certain statism and the current frequency of the generator under study decreases.

Для абсолютно жесткой внешней характеристики стенда задатчиком скорости 11 синхронизируем частоту генератора 6 с частотой сети 1А, B, C и переключатель режима синхронизации 10 переключаем (по часовой стрелке). С этого момента времени на узел синхронизации подается напряжение с исследуемого генератора 6 и регулирование тиристоров 3 происходит в функции угла отставания напряжения исследуемого генератора 14A', B', C' от напряжения сети 1 A, B, C (правая часть диаграмм на фиг. 2). For absolutely rigid external characteristics of the stand, the speed controller 11 synchronizes the frequency of the generator 6 with the frequency of the network 1A, B, C and switch the synchronization mode switch 10 (clockwise). From this moment in time, the voltage from the generator 6 under investigation is supplied to the synchronization unit and the thyristors 3 are regulated as a function of the angle of lag of the voltage of the generator under study 14A ', B', C 'from the network voltage 1 A, B, C (the right part of the diagrams in Fig. 2 )

Увеличивая нагрузку на исследуемом генераторе 6, увеличиваем момент сопротивления на валу двигателя 4, последний затормаживается и угол между кривой напряжения сети 1A, B, C и генератора 14 A', B', C' увеличивается, автоматически увеличивается угол открытия тиристоров 3"ж", напряжение на двигателе 4 возрастает пропорционально фазе отставания и стенд работает с синхронной скоростью, т.к. электромеханическая постоянная двигателя постоянного тока 4 на два-три порядка выше быстродействия регулятора, поэтому стенд работает устойчиво даже при подключении к генератору 6 соизмеримой нагрузки и коротких замыканий. Increasing the load on the investigated generator 6, we increase the resistance moment on the shaft of the motor 4, the latter brakes and the angle between the voltage curve of the network 1A, B, C and the generator 14 A ', B', C 'increases, the opening angle of the thyristors 3 "g" automatically increases , the voltage on the motor 4 increases in proportion to the lag phase and the stand operates at a synchronous speed, because the electromechanical constant of the DC motor 4 is two to three orders of magnitude higher than the speed of the regulator, so the stand works stably even when a comparable load and short circuits are connected to the generator 6.

Claims (1)

Электрифицированный стенд для исследования асинхронных и синхронных генераторов, содержащий приводной двигатель генератора, силовой блок, блок управления, датчик скорости, отличающийся тем, что дополнительно содержит переключатель режима синхронизации, а блок управления реализует функцию фазоимпульсного управления и содержит аналого-импульсный преобразователь и узел синхронизации, причем приводной двигатель механически связан с валом исследуемого генератора и датчиком скорости, при этом тиристоры силового блока соединены в трехфазную схему выпрямления, вход которой соединен с сетью, а выход "+" и "-" - с якорем приводного двигателя, переключатель режима синхронизации выходными контактами соединен с узлом синхронизации блока управления, а входными контактами с сетью и выходом исследуемого генератора, а выход датчика скорости соединен со входом аналого-цифрового преобразователя блока управления, сигналы управления последнего поступают на управляющие электроды тиристоров силового блока. An electrified stand for the study of asynchronous and synchronous generators, comprising a generator drive motor, a power unit, a control unit, a speed sensor, characterized in that it further comprises a synchronization mode switch, and the control unit implements a phase-pulse control function and comprises an analog-pulse converter and a synchronization unit, moreover, the drive motor is mechanically connected with the shaft of the investigated generator and the speed sensor, while the power unit thyristors are connected in three I know the rectification circuit, the input of which is connected to the network, and the output “+” and “-” connects to the armature of the drive motor, the synchronization mode switch with the output contacts is connected to the synchronization unit of the control unit, and the input contacts to the network and the output of the generator under investigation, and the sensor output speed is connected to the input of the analog-to-digital converter of the control unit, the control signals of the latter are fed to the control electrodes of the thyristors of the power unit.

Images