Стенд для испытаний электродвигателя

(73) Патентообладатель Бураковский Сергей Александрович(57) Стенд для испытаний электродвигателя, содержащий нагрузочное устройство в виде электродвигателя, вал которого соединен с испытуемым электродвигателем, датчик частоты вращения, измеритель тока, на входы которых подаются сигналы с нагрузочного устройства, а выходы соединены с измерительными преобразователями, отличающийся тем, что к нагрузочному устройству подсоединен датчик напряжения, а к испытуемому электродвигателю подсоединены второй датчик тока и второй датчик напряжения, выходы которых соединены с измерительными преобразователями, которые через устройства сопряжения, состоящее из последовательно соединенных коммутатора каналов, синхронизатора-таймера, аналого-цифрового преобразователя, соединены с электронной вычислительной машиной, имеющей устройства ввода-вывода, первый выход которой подключен к цифро-аналоговому преобразователю устройства сопряжения, связанного с нагрузочным устройством, а второй выход связан с релейным коммутатором, первый выход которого подключен через последовательно соединенные систему управления и регулятор напряжения к испытуемому электродвигателю, а второй выход - через другую систему управления также к испытуемому электродвигателю. Изобретение относится к испытательной технике, а именно к автоматизированным системам для стендовых испытаний электродвигателей. Известно устройство диагностирования асинхронного двигателя, содержащее последовательно соединенные датчик пульсаций тока и режекторный фильтр, генератор тестовых сигналов, соединенный с управляемой линией задержки, умножитель, первый вход которого соединен с выходом режекторного фильтра, а второй вход - с выходом управляемой линии задержки, последовательно соединенный с интегратором, аналого-цифровым преобразователем и микроЭВМ 1. Недостатком такой системы является ограниченность ее функциональных возможностей (позволяет диагностировать лишь некоторые составные части асинхронного двигателя - стержни ротора, изоляции обмотки статора), из-за чего она может применяться только для поиска неисправностей в данных частях асинхронного двигателя. Известен также стенд для испытания электродвигателя, содержащий приводно-нагрузочное устройство в виде асинхронной электрической машины с фазным ротором, измеритель механических потерь, соединенный с первым сумматором, измеритель тока ротора, подключенный выходом к первому входу блока умножения, ко второму входу которого подсоединен выход преобразователя суммы симметричных составляющих, подключенный к роторной цепи и выполненный в виде второго и третьего сумматоров, частотного фильтра, фазосдвигающего элемента, двух умножителей, двух преобразователей переменного напряжения в постоянное и двух формирователей сигналов, к входам которых подключены входы вычитателя частот, соединенного своими выходами с измерителем потерь 2. Недостатком данной конструкции стенда является незначительное количество измеряемых параметров испытуемого электродвигателя (ток в обмотке ротора, частота вращения ротора), а также наличие погрешностей в результате проведения испытания из-за невозможности автоматизации процесса сбора испытуемых параметров электродвигателя и обработки результатов измерения. Задача изобретения - повышение точности и надежности процесса испытания, а также расширение функциональных возможностей стенда. Поставленная задача достигается тем, что в стенд для испытания электродвигателя, содержащий нагрузочное устройство в виде электродвигателя, вал которого соединен с испытуемым электродвигателем, датчик частоты вращения, измеритель тока, на входы которых подаются сигналы с нагрузочного устройства, а выходы соединены с измерительными преобразователями, согласно изобретению, к нагрузочному устройству подсоединен датчик напряжения, а к испытуемому электродвигателю подсоединены второй датчик тока и второй датчик напряжения, выходы которых соединены с измерительными преобразователями, которые через устройства сопряжения, состоящее из последовательно соединенных коммутатора каналов, синхронизатора-таймера, аналого-цифрового преобразователя, соединены с электронной вычислительной машиной,имеющей устройства ввода-вывода, первый выход которой подключен к цифро-аналоговому преобразователю устройства сопряжения, связанного с нагрузочным устройством, а второй выход связан с релейным коммутатором, первый выход которого подключен через последовательно соединенные систему управления 1 и регулятор напряжения к испытуемому электродвигателю, а второй выход - через систему управления 2 также к испытуемому электродвигателю. Введение электронной вычислительной машины (ЭВМ) с устройствами ввода-вывода, а также устройства сопряжения ЭВМ с силовой частью (испытуемый электродвигатель, нагрузочное устройство) и информационно-измерительной частью (датчики тока, напряжения и измерительные преобразователи) стенда позволяет автоматизировать сбор, передачу, обработку и регистрацию измеренных величин в оперативной или внешней памяти ЭВМ, а также формирования протоколов результатов измерения, при этом обеспечивается большая эффективность испытания путем увеличения точности и уменьшения погрешности измеряемых величин. Добавление обратной связи ЭВМ с испытуемым электродвигателем через релейный коммутатор и соответствующие системы управления, а также с нагрузочным устройством через цифро-аналоговый преобразователь позволяет автоматизировать управление объектом испытаний путем автоматической передачи команд от ЭВМ основным узлам и блокам испытательной станции и регулировании параметров, определяющих функционирование испытуемой машины в заданных режимах, обеспечивая тем самым более качественный и надежный процесс испытания из-за невмешательства в него человека. Введение дополнительных датчиков тока и напряжения, а также измерительных преобразователей частоты сети, переменного тока, переменного напряжения, активной мощности, постоянного тока, постоянного напряжения позволяют получить более широкий спектр характеристик и параметров испытуемого электродвигателя, а также нагрузочного устройства, предоставляя более полную информацию об их работе. 2 4777 1 Сущность изобретения поясняется функциональной схемой стенда, представленной на фигуре. Стенд для испытания электродвигателя содержит нагрузочное устройство 1 и испытуемый электродвигатель 2, валы которых механически соединены друг с другом. К этому же валу подсоединен датчик частоты вращения 3 электрических машин, в качестве которого используется тахогенератор. К выходам обмотки нагрузочного устройства 1 подключены датчики постоянного тока 4 и напряжения 5, а к испытуемой электрической машине подсоединены датчики переменного тока 6 и напряжения 7. Сигналы со всех этих датчиков поступают на измерительные преобразователи 8.1-8.8, откуда через последовательно соединенные коммутатор каналов 9, синхронизатор-таймер 10 и аналого-цифровой преобразователь 11 подаются на ЭВМ 12, где они и обрабатываются. К ЭВМ 12 подключены устройства ввода-вывода - видеотерминал 13, на котором постоянно отображаются данные о ходе процесса испытания, а также печатающее устройство 14. Обратная связь ЭВМ 12 с нагрузочным устройством 1 силовой части стенда осуществляется через цифро-аналоговый преобразователь 15, а с испытуемым электродвигателем 2 - через релейный коммутатор 16. Первый выход релейного коммутатора 16 подключен через последовательно соединенные систему управления 17 и регулятор напряжения 18 к испытуемой электрической машине 2, а второй выход соединен с ней же через систему управления 19. Стенд работает следующим образом. Испытание асинхронного электродвигателя 2 с короткозамкнутым ротором происходит как в ручном, так и в автоматическом режимах. Управление узлами и блоками силовой части испытательного стенда осуществляется с помощью систем управления 17 и 19. Основной функцией системы управления 17 является регулирование напряжения, питающего испытуемый электродвигатель 2 в обоих режимах. Система управления 19 обеспечивает как в ручном, так и в автоматическом режимах подачу напряжения питания на испытуемый электродвигатель 2 и при этом исключает одновременную подачу напряжения на него от сети и от регулятора напряжения 18, что осуществляется при помощи системы магнитных пускателей. В случае, когда нагрузочное устройство 1 отключено, испытуемый электродвигатель 2 работает в режиме холостого хода. Рассмотрим теперь работу электродвигателя 2 в режиме короткого замыкания. При поступлении от ЭВМ 12 команды на включение нагрузочной машины 1 с помощью релейного коммутатора 16 и магнитных пускателей замыкается цепь управления тиристорным преобразователем, через который регулируется скорость вращения нагрузочного устройства 1. Для установления требуемой скорости его вращения на тиристорный преобразователь от ЭВМ 12 через цифро-аналоговый преобразователь 15 поступает соответствующее напряжение управления . Испытуемый электродвигатель 2 механически связан с нагрузочной машиной 1 постоянного тока, которая работает в режиме генератора на сеть с регулируемым напряжением (реверсивный тиристорный преобразователь). Изменение нагрузки испытуемого электродвигателя 2 осуществляется за счет изменения скорости вращения нагрузочного устройства 1 по заданной программе с требуемой точностью. Эту функцию выполняет двукратно интегрирующая система подчиненного регулирования по команде ЭВМ 12. При этом достигается абсолютная точность статической характеристики, что обеспечивает стабильность нагрузки на валу испытуемого электродвигателя 2. Передачу измеряемых параметров испытуемого электродвигателя 2 в ЭВМ 12, а также управляющих сигналов от нее производит устройство сопряжения, предназначенное для осуществления физической связи ЭВМ 12 с объектом испытаний. В процессе испытания электродвигателя 2 в различных режимах происходит динамическое изменение его характеристик, измеряемых соответствующими первичными датчиками 6 и 7. Сигналы с этих датчиков, а также с датчиков 4 и 5, измеряющих нагрузочное устройство 1, передаются соответствующим измерительным преобразователям 8.1-8.8, которые предназначены для линейного преобразования входного сигнала в выходной унифицированный сигнал постоянного тока. В испытательной станции использованы измерительные преобразователи частоты сети 8.4, переменного тока 8.5, переменного напряжения 8.6, активной мощности 8.7, постоянного тока 8.2, постоянного напряжения 8.3 и частоты вращения 8.1. Из функциональной схемы видно, что измеренные сигналы прежде, чем попасть в память ЭВМ 12, проходят через ряд устройств (коммутатор каналов 9, синхронизатор-таймер 10, аналого-цифровой преобразователь 11), которые образуют измерительную цепочку. Эта цепочка обеспечивает гальваническую развязку,нормирование измеряемого сигнала и его запись в память ЭВМ 12. Поскольку в процессе испытаний в измерительной цепочке возникают переходные процессы, то для того, чтобы полученная величина не имела ошибки, которая исказит результаты измерений, необходимо дождаться их окончания. Поэтому момент считывания информации должен быть не меньше длительности переходного процесса. При программировании ЭВМ 12 необходимо точно знать время переходного процесса, то есть постоянную времени измерительной цепочки. Из всех приборов измерительной цепочки самую большую постоянную времени имеют измерительные преобразователи 8.1-8.8. С измерительной цепочки сигнал передается на ЭВМ 12, которая предназначена для обработки измеренной информации и управления объектом испытаний по заданному алгоритму. Для получения результатов 3 4777 1 обработки данных, формирования их виде протоколов испытаний и различных графиков применяются устройства ввода-вывода. В качестве них используются алфавитно-цифровое печатающее устройство 13, видеотерминал 14 и графопостроитель. Таким образом, рассмотренный выше стенд для испытания электродвигателя обеспечивает выполнение следующих функций автоматическое управление объектом испытаний по командам ЭВМ, которое заключается в управлении основными узлами и блоками испытательной станции и регулировании параметров, определяющих функционирование испытуемой машины в заданных режимах автоматический сбор, передача, предварительная обработка и регистрация измеренных величин в памяти ЭВМ автоматическая обработка результатов измерения и формирования протоколов испытания. Источники информации 1.1670634, 1991. 2.1597807, 1990. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4