SU1108371A1 - Способ испытани асинхронного электродвигател - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИ ИМИТАЦИИ НАГРУЗКИ , заключающийс  в том,что электродвигатель запускают от источника питани  на холостом ходу при номинальном напр жении основной частоты, модулируют низкой частотой напр жение питани , измер ют ток, потребл емый электродвигателем, и, регулиру  глубину и частоту модул ции напр жени  (--.L.oтани , устанавливают ток статора равным наперед заданному значению, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности испытаний за счет приближени  условий испытани  к эксплуатационным, в качестве источни1$а питани  используют генератор с многофазной симметричной обмоткой возбуждени  на роторе, дл  модул ции напр жени  питани  электродвигател  периодически измен ют частоту тока возбуждени  ротора генератора по закону frf SinSlt , где fp - амплитуда изменени  частоты; 57 - частота изменени  частоты} (Л t - врем , а дл  установлени  тока статора электродвигател  наперед заданному значению увеличивают амплитуду изменени  частоты тока возбуждени  генератора и частоту ее изменени , при этом, регулиру  уровень тока возбуждени , устанавливают номинальное значение на00 пр жени  питани  электродвигател .

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к способам испытани под нагрузкой электрических двигателей , в частности асинхронных, без механического их соединени  с нагрузочным устройством, и может быть использовано дл  испытани  электрических машин на заводах-изготовител х двигателей , а также на предпри ти х, осуществл ющих их ремонт. Известен способ 1 спытани  асинхронных двигателей, при котором двигатель запускают на холостой ход от сети, после чего отключают одну из его фаз и замыкают ее на регулируемое сопротивление (активное или реактивное ) . Регулиру  величину сопротивлени , регулируют ток в статорной обмотке 1 J. Недостатком данного способа  вл етс  несоответствие потерь и нагревов элементов машины потер м и нагревам в номинальном режиме нагрузки. Кроме того, потери в статоре неравномерны по фазам, а потери в роторе из-за наличи  пол  обратной последовательности очень далеки от номинальных как по составу, так и по в еличине. Известен способ, заключающийс  в том, что два одинаковых двигател  включаютс  началами фаз в сеть, концы двух фаз одного двигател  подсоедин ют к одному концу фазы другого двигател , конец третьей фазы подключают к двум концам второго двигател . Между этими точками включают машину посто нного тока. Испытываемые двигатели запускают от сети на холостом ходу, запускают и возбуждают машину посто нного тока и, регулиру  возбуждение машины посто нного тока, регулируют ток в испытьгоаемых машинах до необходимой величины. При напр жении и посто нном токе Л сети -1,06Эцдд создаетс  режим, соответствующий номинальному 2. Недостатком этого способа, в котором двигатели питают одновременно переменньпу и посто нным токами,  вл етс  то, что составл ющие потерь в стаг торе и роторе испытываемой машины не соответствуют номинальным из-за наличи  посто нного пол  в зазоре. Потери в роторах крупных машин, работающих с вытеснением тока в роторных стержн х в этом случае особенно велики. Отличны от номинальных и потери в торцовых част х статора. Вследствие этого и нагревы элементов машин не соответствуют номинальным. Кроме того, требуетс  наличие шести выводных концов и дублирующей машины, что накладывает определенные ограничени  на применение способа. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ испытани  асинхронного электродвигател  при имитации нагрузки, заключающийс  в том, что электродвигатель запускают на холостом ходу при номинальном напр жении основной частоты, модулируют низкой частотой напр жение пита|Ни , измер ют ток, потребл емый электродвигателем , и, регулиру  глубину и частоту модул ции напр жени  питани , устанавливают ток статора равным наперед заданному значению. Указанньй способ испытани  асинхронного двигател  без механического сочленени  его с нагрузкой производ т путем питани  его одновременно от двух источников напр жени  разной частоты, например 50 и 60 Гц, или 50 и 40 Гц (метод двух частот), что достигаетс  последовательным соединением этих источников с испытываемой нагрузкой. Дл  осуществлени  нагрузки по методу двух частот испытываемый двигатель запускают от источника основной частоты при номинальном напр жении , и затем возбуждают источник дополнительной частоты до загрузки двигател  номинальным током. При этом в испытьшаемом двигателе происходит биение айплитуды и частоты результирующего напр жени , колебание скорости вращени  ротора, по влеЯие токов статора и ротора, по вление потерь и нагревов зЗ. Недостаток известного способа низка  достоверность испытаний из-за несоответстви  потерь и нагревов номинальным , особенно в роторе. Это св зано с тем, что скольжение ротора относительно напр жени  дополнительной частоты, создающей ток в роторе, велико и практически достигает раз- ности основной и дополнительной частот . Дл  машин с вытеснением тока в роторе и небольшим номинальным скольжением это приводит к большим потер м в роторе. Кроме того, способ требует значительного количества оборудовани  два изолированных от сети источника напр жени . Использовать в качестве 31 одного из источников (основного или дополнительного) сеть нельз , так как биени  сказываютс  на других потребител х , питаемых от этой сети. Целью изобретени   вл етс  повыше ниё точности испытаний за счет приближени  условий испытани  к зксплуатационным . Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу испытаний асинкронного электродвигател  при имитации нагрузки, заключающемус  в том, что электродвигатель запускают от ис точника питани  на холостом ходу при номинальном напр жении основной частоты , модулируют низкой частотой напр жение питани , измер ют ток, потребл емый электродвигателем, и, регулиру  глубину и частоту модул ции напр жени  питани , устанавливают ток статора равным наперед задан ному значению, в качестве источника питани  используют генератор с много фазной симметричной обмоткой возбуждени  на роторе, дл  модул ции на пр жени  питани  электродвигател  пе риодически измен ют частоту тока воз буждени  ротора генератора по закону ,, где io SI -амплитуда изменени  частоты -частота изменени  частоты; . fc -врем , а дл  установлени  тока статора элек тродвигател  наперед заданному значению увеличивает амплитуду изменени  частоты тока возбуждени  генератора и частоту ее изменени , при этом, регулиру  уровень тока возбуждени , устанавливают номинальное зна чение напр жени  питани  электродвигател  . Приводной двигатель выбирают с м гкой механической характеристикой. Моменты инерции испытываемого двигател  и генератора, если они недос- . таточны, увеличивают путем присоединени  к ним дополнительных масс, например маховиков. Питание испытываемого двигател  генератором с многофазньгм роторм, возбуждаемым токами периодически измен ющейс  частоты, приводит к колебани м скорости вращени  испытываемо го дригател , так как частота выходного напр жени  такого генератора из мен етс  соответственно изменению частоты возбуждени , поскольку зависит от вращени  ротора и частоты вра 1 ени  пол  ротора относительно ротора . Колебани  скорости вращени  приво т к по вленио динамического момента , скольжени  и тока нагрузки. Динамический момент двигател  рагде J - момент инерции ротора двигател ; U) - угловал частота вращени  ротора, с другой стороны, момент асинхронного двигател  в рабочей зоне по характеристике пропорционален скольжению где М I 9 - номинальные значени  момента и скольжени  двигател . Поэтому, чтобы получить среднее значение момента, соответствующего номинальному , например, при синусоидальных колебани х момента достаточно иметь максимальное значение момен макс- У ср« что ниже его критического значени , которое в двигател х всегда больше двойного номинального . При этом среднему номинальному значению момента будет соответствовать среднеквадратичное значение тока, соответствующее номинальному. Таким образом, среднее значение момента и среднеквадратичный ток, соответствующий номинальному значению дл  испытываемого двигател , достигаетс  при значении скольжени  ниже критического (в рабочей зоне характеристики ) . Следовательно, потери по характеру и месту их вьщелени  соответствуют эксплуатационным. Из (1) следует, что при большей величине момента инерции испытываемого двигател  дл  получени  необходимой нагрузки требуетс  меньшее значение ускорений , т.е. меньша  частота качаний скорости и соответственно меньший диапазон регулировани  частоты возбуждени . Поэтому дл  облегчени  регулировани  момент инерции испытываемого двигател  (особенно малоинерционного) полезно увеличить путем присоединени  к нему дополнительной массы, например маховика. При качании скорости испытываемый двигатель обмениваетс  соответствующей мощностью с генератором. Средн   мощность двигател  (без учета потерь в нем) Ьпредел етс  выражением PA8-2 1 1 где ш - номинальное значение углово частоты вращени  двигател i UUJ - величина изменени  угловой частоты вращени ; - частота колебаний скорости; k - коэффициент пропорциональности . Чтобы эту мощность получить за счет кинетической энергии вращающихс масс ротора генератора и его приводного двигател , а не за счет питающе сети, механическа  характеристика приводного двигател  должна быть более м гкой по сравнению с характерис тикой испытываемого двигател . В это случае мощность генератора (без учета потерь) определ етс  выражением , и;. Л1-и, F Р суммарный момент инерции где 2 роторов генератора и приводного двигател J номинальное значение углово частоты вращени  генератора величина изменени  угловой частоты; частота колебани  частоты вращени ; коэффициент пропорциональности . Из (3) следует, чем больше момент инерции роторов генератора и приводного двигател  (Jj) меньше колебани  скорости и частота этих коле баний дл  получени  необходимой мощности . Увеличение момента инерции 2 путем присоединени  дополнительной массы допускает снижение требований к м гкости характеристики приводного двигател . При м гкой характеристике приводного двигател  мощность его близка к мощности потерь в генераторе и испытываемом двигателе (примерно удвоенной мощности потерь испытьшаемого двигател ), а мощности сети, питающей приводной двигатель, равна его мощности плюс мощность его потерь. В конкретных случа х возможно при менение двигател  с более жесткой характеристикой, это потребует соот ветственно большей мощности двигател  и сети, но не затрат энергии. Затраты энергии на производство испытаний относительно невелики и определ ютс  суммой потерь в испытываемом двигателе, генераторе, его приводном двигателе и устройствах возбуждени  примерно на 5-10% больше удвоенных потерь в испытываемом двигателе. Это свидетельствует об экономичности предлагаемого способа. На фиг.1 показан характер изменени  частоты выходного напр жени  генератора при возбуждении его ротора системой токов периодически измен ющейс  низкой частоты (где - частота , t - врем )i на фиг.2 - схема установки , реализующей способ испытани  асинхронных электродвигателей без механического сочленени  с нагрузкой . Установка содержит испытываемый двигатель 1, электрически соединенны с генератором 2, имеющим многофазную обмотку возбуждени  и вращаемым приводным двигателем 3, питаемым от сети . Генератор 2 возбуждают источнико (преобразователем) низкой частоты 4, допускающим регулирование тока и час тоты по -заданному закону. В качестве генератора 2 можно использовать любу машину с многофазным ротором, мощность которой не менее мощности испь тываемого двигател  (например, электродвигатель с фазным ротором) на лк бую частоту вращени , так как испыть ваемый двигатель 1 и генератор 2 сое динены только электрически и, даже, на любое напр жение, поскольку его можно согласовать с помощью трансфор матера. В качестве приводного двигател  3 используетс  любой двигатель с относительно м гкой характеристико; например двигатель посто нного тока или асинхронный двигатель с фазным, ротором, у которых механическа  характеристика регулируетс  введением дополнительных сопротивлений в цепь  кор  или ротора, либо выбираетс  асинхронный двигатель с повьшенным скольжением. В качестве источника возбуждени  низкой частоты 4 может быть применен, например, машинный или тиристорный преобразователь. Испытание по данному способу осуществл етс  следующим образом. Испытываемый двигатель 1 запускают на холостом ходу от генератора при нулевой или близкой к нулевой частоте возбуждени . Регулированием величины

тока возбуждени  устанавливаетс  номинальное напр жение на испытуемом двигатеЛе I. ,

Затем регулируют частоту токов возбуждени , плавно увеличива  амплитуду изменени  и частоту изменени  до загрузки испытываемого двигател  1 током, среднеквадратичное значение которого соответствует необходимому дл  испытани , например номинальному.

Измерение мощности потерь испытуемого двигател  может быть вьтолнено, например, с помощью счетчика активной энергии с измерением времени, а напр жени  и токов - обычными небыстродействующими приборами.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с базовьм объектом-прототипом позвол ет получить достоверные результаты испытаний под нагрузкой, поскольку испытываемьй двигатель нагружа сь средним моментом и среднеквадратичным током, соответствующим номинальным при номинальном напр жении , работает в пределах рабочей части характеристики (при скольжении ниже критической величины).

Кроме того, способ требует минимального количества оборудовани , небольшой мощности питающей сети, а следовательно, небольших капитальных затрат дл  его осуществлени ; позвол ет сократить расход электроэнергии на испытани , так как он определ етс  потер ми в испытываемом двигателе и используемом оборудовании, а его количество невелико, и непосредственно у изготовител  быстро получить достоверные результаты испытаний дл  машин сочленение которых дл  этого на заводе-изготовителе с нагрузкой техничес ,ки и экономически чрезвычайно трудно.

Claims (1)

1. СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИ ИМИТАЦИИ НАГРУЗКИ, заключающийся в том,что электродвигатель запускают от источника питания на холостом ходу при номинальном напряжении основной частоты, модулируют низкой частотой напряжение питания, измеряют ток, потребляемый электродвигателем, и, регулируя глубину и частоту модуляции напряжения пи тания, устанавливают ток статора равным наперед заданному значению, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытаний за счет приближения условий испытания к эксплуатационным, в качестве источника питания используют генератор с многофазной симметричной обмоткой возбуждения на роторе, для модуляции напряжения питания электродвигателя периодически изменяют частоту тока возбуждения ротора генератора по закону £- £₀ sin Sit _r г Q где t₀ - амплитуда изменения частоты; @ 57 - частота изменения частоты;

   t - время, а для установления тока статора электродвигателя наперед заданному значению увеличивают амплитуду изменения частоты тока возбуждения генератора и частоту ее изменения, при этом, регулируя уровень тока возбуждения, устанавливают номинальное значение напряжения питания электродвигателя.

   SU «...1108371