×
27.08.2015
216.013.73d7

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002561230
Дата охранного документа
27.08.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при испытаниях электрических машин постоянного и переменного тока. Стенд содержит трансформатор, подключенный первичной обмоткой к питающей сети, а вторичной обмоткой - к входу управляемого выпрямителя, дроссель, один из выводов которого подключен к первой выходной шине управляемого выпрямителя, и задающий генератор. Дополнительно содержит маховик, управляемый реверсивный преобразователь энергии и суперконденсатор, подключенный одним выводом к второму выводу дросселя, а другим выводом - к второй выходной шине управляемого выпрямителя. Управляемый реверсивный преобразователь энергии подключен силовым входом к выводам суперконденсатора, управляющим входом соединен с выходом задающего генератора, а выходом подключен к обмоткам испытуемой электрической машины, на валу которой установлен маховик. Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности испытания электрических машин в динамическом режиме. 4 ил.
Основные результаты: Стенд для испытания электрических машин в динамическом режиме, содержащий трансформатор, подключенный первичной обмоткой к питающей сети, а вторичной обмоткой - к входу управляемого выпрямителя, дроссель, один из выводов которого подключен к первой выходной шине управляемого выпрямителя, и задающий генератор, отличающийся тем, что дополнительно введены маховик, управляемый реверсивный преобразователь энергии и суперконденсатор, подключенный одним выводом к второму выводу дросселя, а другим выводом - к второй выходной шине управляемого выпрямителя, управляемый реверсивный преобразователь энергии подключен силовым входом к выводам суперконденсатора, управляющим входом соединен с выходом задающего генератора, а выходом подключен к обмоткам испытуемой электрической машины, на валу которой установлен маховик.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при испытаниях электрических машин постоянного и переменного тока.

Известны стенды для испытания электрических машин в динамическом режиме, содержащие трансформатор, подключенный первичной обмоткой к питающей сети, а вторичной обмоткой - к входу управляемого выпрямителя, и задающий генератор (Вайнер Α., Мохнатый Α., Набок С., Калашник С., Хижняк В. Послеремонтные испытания двигателей переменного тока. Стенд для динамического нагружения / Новости электротехники, 2011, №2 (68); патент РФ №2334993, МПК G01R 31/34. - Опубл. 27.09.2008; патент РФ №2133044, МПК G01R 31/34; E21C 31/04. - Опубл. 10.07.1999).

В известных стендах для испытания электрических машин в динамическом режиме на статор машины подается напряжение, вызывающее возвратно-вращательное движение ротора. Энергетическое состояние испытуемого двигателя и питающей электрической сети при этом характеризуется энергообменными процессами в системе электрическая машина - сеть. При разгоне машины происходит потребление электрической энергии из сети, при торможении машины имеет место рекуперация кинетической энергии вращающихся масс в питающую электрическую сеть. Так как процессы потребления и рекуперации происходят поочередно, то такие испытания характеризуются низкой энергетической эффективностью. При режиме разгона потребляется большая мощность, при рекуперации использование возвращаемой энергии приводит к повышению напряжения в узле подключения нагрузки. При этом эффективное использование рекуперированной энергии возможно только при наличии в сети приемника электрической энергии соответствующей мощности.

Следовательно, недостатком известных стендов для испытания электрических машин в динамическом режиме является низкая энергетическая эффективность.

Из известных технических решений наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому изобретению является стенд для испытания электрических машин в динамическом режиме, содержащий трансформатор, подключенный первичной обмоткой к питающей сети, а вторичной обмоткой - к входу управляемого выпрямителя, дроссель, один из выводов которого подключен к первой выходной шине управляемого выпрямителя, и задающий генератор (Родькин Д.И. Системы динамического нагружения и диагностики электродвигателей при послеремонтных испытаниях. - М.: Недра, 1992, с. 161, рис. 9.3).

В известных стендах для испытания электрических машин в динамическом режиме на статор машины подается напряжение, вызывающее вращательно-колебательное движение ротора. Энергетическое состояние испытуемого двигателя и питающей электрической сети при этом характеризуется энергообменными процессами в системе электрическая машина - сеть. При разгоне машины происходит потребление электрической энергии из сети, при торможении машины имеет место рекуперация кинетической энергии вращающихся масс в питающую электрическую сеть. Так как процессы потребления и рекуперации происходят поочередно, то такие испытания характеризуются низкой энергетической эффективностью. При режиме разгона потребляется большая мощность, при рекуперации использование возвращаемой энергии приводит к повышению напряжения в узле подключения нагрузки. При этом эффективное использование рекуперированной энергии возможно только при наличии в сети приемника электрической энергии соответствующей мощности. Периодический процесс потребления и рекуперации энергии вызывает колебания напряжения в сети и увеличение потерь электрической энергии.

Следовательно, недостатком известного стенда для испытания электрических машин в динамическом режиме является низкая энергетическая эффективность.

Целью предлагаемого изобретения является повышение энергетической эффективности испытания электрических машин в динамическом режиме.

Поставленная цель достигается тем, что в известный стенд для испытания электрических машин в динамическом режиме, содержащий трансформатор, подключенный первичной обмоткой к питающей сети, а вторичной обмоткой - к входу управляемого выпрямителя, дроссель, один из выводов которого подключен к первой выходной шине управляемого выпрямителя, и задающий генератор, дополнительно введены маховик, управляемый реверсивный преобразователь энергии и суперконденсатор, подключенный одним выводом к второму выводу дросселя, а другим выводом - к второй выходной шине управляемого выпрямителя, управляемый реверсивный преобразователь энергии подключен силовым входом к выводам суперконденсатора, управляющим входом соединен с выходом задающего генератора, а выходом подключен к обмоткам испытуемой электрической машины, на валу которой установлен маховик.

По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемый способ имеет следующие новые признаки:

- маховик;

- управляемый реверсивный преобразователь энергии;

- суперконденсатор.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».

При реализации предлагаемого изобретения обеспечивается повышение энергетической эффективности испытания электрических машин в динамическом режиме. При испытании электрической машины ротор приводится в возвратно-вращательное движение. Источником питания силового преобразователя, управляющего электрической машиной, служит суперконденсатор. При разгоне электрической машины происходит потребление электрической энергии от суперконденсатора, при торможении машины кинетическая энергия движущихся масс преобразуется в электрическую энергию, которая аккумулируется в суперконденсаторе. Потери энергии при работе электромеханической системы в динамическом режиме компенсируются путем подзаряда суперконденсатора с помощью управляемого выпрямителя, подключенного к питающей электрической сети.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».

По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области электротехники, автоматики и электропривода:

- маховик;

- управляемый реверсивный преобразователь энергии;

- суперконденсатор.

Известны маховики в стендах для испытания электрических машин (патент РФ №2496100, МПК G01M 17/00. - Опубл. в БИ, 20.10.2013). В известных устройствах и предлагаемом техническом решении маховики используются для создания динамической нагрузки электрической машины и, следовательно, выполняют аналогичные функции.

Известны управляемые реверсивные преобразователи энергии в стендах для испытания электрических машин (Родькин Д.И. Системы динамического нагружения и диагностики электродвигателей при послеремонтных испытаниях. - М.: Недра, 1992, с. 208, рис. 11.1). В известных устройствах и предлагаемом техническом решении маховики используются для создания динамической нагрузки электрической машины и, следовательно, выполняют аналогичные функции.

Суперконденсаторы в известных стендах для испытания электрических машин в динамическом режиме не обнаружены.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана функциональная схема стенда для испытания электрических машин в динамическом режиме. На чертеже обозначено: 1 - питающая электрическая сеть; 2 - трансформатор; 3 - управляемый тиристорный выпрямитель; 4 - дроссель; 5 - суперконденсатор; 6 - задающий генератор; 7- управляемый реверсивный преобразователь энергии; 8 - электрическая машина; 9 - маховик.

В стенде для испытания электрических машин в динамическом режиме трансформатор 2 подключен первичной обмоткой к питающей сети 1, а вторичной обмоткой - к входу управляемого выпрямителя 3, один из выводов дросселя 4 подключен к первой выходной шине управляемого выпрямителя 3, второй вывод дросселя соединен с первым выводом суперконденсатора 5, второй вывод которого подключен к второй шине управляемого выпрямителя 3, управляемый реверсивный преобразователь энергии 7 подключен силовым входом к выводам суперконденсатора 5, управляющим входом соединен с выходом задающего генератора 6, а выходом подключен к обмоткам испытуемой электрической машины 8, на валу которой установлен маховик 9.

Стенд для испытания электрических машин в динамическом режиме работает следующим образом. Суперконденсатор 5, подключенный к выходу управляемого выпрямителя 3 через дроссель 3, функционирует в режиме подзаряда. На нем с помощью управляемого выпрямителя поддерживается постоянное напряжение. Управляемый выпрямитель подключен к питающей электрической сети 1 через трансформатор 2. Дроссель 4 предназначен для снижения пульсаций тока заряда суперконденсатора 5. Задающий генератор 6 формирует знакопеременное напряжение управления для реверсивного преобразователя энергии 7. Управляемый реверсивный преобразователь энергии формирует напряжение питания двигателя 8, обеспечивающее его возвратно-вращательное движение за счет энергии, накопленной в суперконденсаторе 5. При вращении двигателя 8 в одном направлении, т.е. разгоне до максимальной скорости Ωм, в маховике 9 накапливается кинетическая энергия

,

где J - момент инерции маховика 9.

При изменении направления вращения двигателя 8 происходит торможение вращающихся масс и преобразование двигателем 8 механической энергии в электрическую энергию, которая возвращается в суперконденсатор 5. Далее цикл повторяется.

Потери энергии в элементах реверсивного преобразователя 7 и двигателе 8 компенсируются за счет подзаряда суперконденсатора 5 от питающей сети 1. Таким образом, потребление энергии из питающей сети 1 при испытаниях электрической машины 8 определяется потерями в элементах стенда и составляет 5…15% от мощности испытуемой электрической машины.

Техническая реализация реверсивного преобразователя энергии 7 определяется типом электрической машины. Для испытания электрических машин постоянного тока в качестве реверсивного преобразователя энергии используется мостовой транзисторный преобразователь, схема которого показана на фиг. 2. Устройство, изображенное на фиг. 2, содержит содержит транзисторы 10-13 и обратные диоды 14-17. К выходу реверсивного преобразователя подключена якорная обмотка двигателя постоянного тока 18.

Для испытания электрических машин переменного тока, например, асинхронных машин, в качестве реверсивного преобразователя энергии используется мостовой трехфазный транзисторный инвертор, схема которого показана на фиг. 3. Инвертор, изображенный на фиг. 3, содержит транзисторы 19-24 и обратные диоды 25-30. К выходу инвертора подключен асинхронный трехфазный двигатель 31.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение энергетической эффективности стенда за счет того, что испытание электрических машин предусматривает использование рекуперированной энергии при торможении вращающихся масс непосредственно для последующего разгона машины с маховиком 8.

С целью подтверждения положительного эффекта, достигаемого при использовании предлагаемого технического решения, было выполнено имитационное моделирование системы испытаний асинхронного двигателя, реализованной по схеме стенда, изображенной на фиг. 1.

Параметры стенда двигателя имели следующие значения.

Машина переменного тока (двигатель):

Мощность - 400 кВт;

Напряжение (линейное) - 380 В;

Частота вращения номинальная - 950 об/мин;

Тиристорный преобразователь: выходное напряжение U=690 В;

Суперконденсатор 100 Φ.

Маховик с моментом инерции 30 кг·м2.

На фиг. 4 приведены результаты моделирования системы, реализующей предлагаемый стенд для испытания электрических машин в динамическом режиме: диаграмма электропотребления, потребляемой и рекуперируемой энергии и скорости вращения маховика.

Длительность цикла возвратно-вращательного движения Тц=8 с. Механическая энергия, потребляемая электрической машиной в двигательном режиме, равна 1,1 МДж. Энергия, рекуперируемая при торможении машины, составляет 1,0 МДж. Энергия, потребляемая из сети за цикл, равна 0,1 МДж. Таким образом, полная мощность электрической машины, работающей поочередно в двигательном и генераторном режимах, равна 500 кВт. Мощность, потребляемая стендом, равна 25 кВт, т.е составляет 5% от мощности электрической машины при испытаниях.

Таким образом, использование в стенде для испытания электрических машин в динамическом режиме, содержащем трансформатор, подключенный первичной обмоткой к питающей сети, а вторичной обмоткой - к входу управляемого выпрямителя, дроссель, один из выводов которого подключен к первой выходной шине управляемого выпрямителя, и задающий генератор, дополнительно маховика, управляемого реверсивного преобразователя энергии и суперконденсатора, подключенного одним выводом к второму выводу дросселя, а другим выводом - к второй выходной шине управляемого выпрямителя, при этом управляемый реверсивный преобразователь энергии подключен силовым входом к выводам суперконденсатора, управляющим входом соединен с выходом задающего генератора, а выходом подключен к обмоткам испытуемой электрической машины, на валу которой установлен маховик, обеспечивает повышение энергетической эффективности испытаний.

Использование предлагаемого технического решения при испытаниях электрических машин позволит повысить технический уровень и снизить электропотребление.

Стенд для испытания электрических машин в динамическом режиме, содержащий трансформатор, подключенный первичной обмоткой к питающей сети, а вторичной обмоткой - к входу управляемого выпрямителя, дроссель, один из выводов которого подключен к первой выходной шине управляемого выпрямителя, и задающий генератор, отличающийся тем, что дополнительно введены маховик, управляемый реверсивный преобразователь энергии и суперконденсатор, подключенный одним выводом к второму выводу дросселя, а другим выводом - к второй выходной шине управляемого выпрямителя, управляемый реверсивный преобразователь энергии подключен силовым входом к выводам суперконденсатора, управляющим входом соединен с выходом задающего генератора, а выходом подключен к обмоткам испытуемой электрической машины, на валу которой установлен маховик.
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 19.
27.04.2013
№216.012.3a91

Способ уборки снега с проезжей части

Изобретение относится к коммунальному хозяйству. На поверхность разделительной полосы 2 прямолинейно укладывают термокабель 3 и прикрывают конец и начало его щитом 4, между которым и термокабелем формируют зазор 6, при этом часть щита выдвигают за край 5 снежного сугроба и подключают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480554
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b71

Способ испытания электрических машин постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для испытания электрических машин постоянного тока. Способ испытания электрических машин постоянного тока методом взаимного нагружения, при котором якорные обмотки двигателей соединяются параллельно и подключаются к регулируемому источнику...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480778
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.08.2013
№216.012.65d4

Электрический привод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах различных механизмов, исполнительных устройствах автоматических систем. Техническим результатом является повышение энергетической эффективности и надежности работы электрического привода постоянного тока....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491705
Дата охранного документа: 27.08.2013
20.07.2014
№216.012.df9e

Электропривод прокатного стана

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе, предназначенном для промышленных технологических комплексов прокатного производства. Техническим результатом является повышение качества регулирования скорости в электроприводе....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523032
Дата охранного документа: 20.07.2014
27.08.2014
№216.012.f041

Способ измерения силы трения при прокатке металлов

Изобретение относится к измерительной и испытательной технике и предназначено для использования при исследовании сил трения в металлургическом производстве, а именно при прокатке металлов. Для определения силы трения при прокатке металлов измеряют токи якорной обмотки двигателя при различных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527324
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.12.2014
№216.013.147d

Способ контроля и визуализации работы щеточно-коллекторного узла электрического двигателя постоянного тока

Изобретение относится к автоматизированному контролю и интеллектуальной диагностике электрических машин. Техническим результатом является повышение точности выявления причины искрения щеточно-коллекторного узла. В заявленном способе измеряют температуру обмоток ротора, ток якорной обмотки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536669
Дата охранного документа: 27.12.2014
20.01.2015
№216.013.1ffe

Электрический привод прокатного стана

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе. Техническим результатом является уменьшение динамических нагрузок и повышение качества регулирования при прокатке металлов. Электрический привод прокатного стана содержит задатчик (1)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539631
Дата охранного документа: 20.01.2015
20.03.2015
№216.013.32d0

Автоматизированный электропривод прокатного стана

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных технологических комплексах прокатного производства. Технический результат - повышение качества регулирования и снижение динамических нагрузок путем ограничения колебаний, вызванных нелинейной зависимостью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544483
Дата охранного документа: 20.03.2015
27.03.2015
№216.013.3563

Способ погрузки сыпучих материалов из насыпи

Изобретение относится к погрузочным машинам и может быть использовано для погрузки сыпучих материалов в открытые транспортные средства с последующим предотвращением выдувания материала при транспортировании. При погрузке сыпучих материалов из насыпи подают на установку материал и перемещают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545151
Дата охранного документа: 27.03.2015
10.04.2015
№216.013.4094

Способ контроля износа щеток и работы щеточно-коллекторного узла электрической машины

Изобретение относится к автоматизированному контролю и диагностике коллекторных электрических машин и обеспечивает расширение функциональных возможностей путем организации непрерывного контроля остаточного ресурса и определения качества работы щеточно-коллекторного узла и повышение надежности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548020
Дата охранного документа: 10.04.2015
Показаны записи 1-10 из 19.
20.07.2014
№216.012.df9e

Электропривод прокатного стана

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе, предназначенном для промышленных технологических комплексов прокатного производства. Техническим результатом является повышение качества регулирования скорости в электроприводе....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523032
Дата охранного документа: 20.07.2014
27.08.2014
№216.012.f041

Способ измерения силы трения при прокатке металлов

Изобретение относится к измерительной и испытательной технике и предназначено для использования при исследовании сил трения в металлургическом производстве, а именно при прокатке металлов. Для определения силы трения при прокатке металлов измеряют токи якорной обмотки двигателя при различных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527324
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.12.2014
№216.013.147d

Способ контроля и визуализации работы щеточно-коллекторного узла электрического двигателя постоянного тока

Изобретение относится к автоматизированному контролю и интеллектуальной диагностике электрических машин. Техническим результатом является повышение точности выявления причины искрения щеточно-коллекторного узла. В заявленном способе измеряют температуру обмоток ротора, ток якорной обмотки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536669
Дата охранного документа: 27.12.2014
20.01.2015
№216.013.1ffe

Электрический привод прокатного стана

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе. Техническим результатом является уменьшение динамических нагрузок и повышение качества регулирования при прокатке металлов. Электрический привод прокатного стана содержит задатчик (1)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539631
Дата охранного документа: 20.01.2015
20.03.2015
№216.013.32d0

Автоматизированный электропривод прокатного стана

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных технологических комплексах прокатного производства. Технический результат - повышение качества регулирования и снижение динамических нагрузок путем ограничения колебаний, вызванных нелинейной зависимостью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544483
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.04.2015
№216.013.4094

Способ контроля износа щеток и работы щеточно-коллекторного узла электрической машины

Изобретение относится к автоматизированному контролю и диагностике коллекторных электрических машин и обеспечивает расширение функциональных возможностей путем организации непрерывного контроля остаточного ресурса и определения качества работы щеточно-коллекторного узла и повышение надежности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548020
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.05.2015
№216.013.498e

Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей

Способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей в электроустановках предусматривает измерение и запоминание значения тока i, вызывавшего срабатывание выключателя при каждом j-м отключении, где j=1, …, n, и вычисление коэффициента k(i), характеризующего допустимое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550337
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.07.2015
№216.013.60a4

Способ идентификации параметров линии электропередачи, питающей экскаватор

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в системах электроснабжения горных машин. Способ идентификации параметров линии электропередачи, питающей экскаватор, основан на регистрации массивов мгновенных значений токов и напряжений на приемном конце...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556281
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.08.2015
№216.013.6e43

Способ контроля ресурса изоляции силового трансформатора

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля ресурса изоляции сухих силовых трансформаторов. Технический результат состоит в повышении точности контроля ресурса. Сигнал θ с датчика температуры наиболее нагретой точки трансформатора 2 поступает на вход контроллера 5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559785
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.12.2015
№216.013.9b42

Регулирующее устройство

Изобретение относится к автоматическому регулированию. Технический результат - повышение качества процессов управления в различных системах автоматики. Регулирующее устройство содержит два интегратора, сумматор, нелинейный функциональный элемент, усилитель, нормально разомкнутый управляемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571371
Дата охранного документа: 20.12.2015
+ добавить свой РИД