устройство для испытаний частотно-управляемого гребного электропривода системы электродвижения в условиях стенда

Формула изобретения

Устройство для испытаний частотно-управляемого гребного электропривода системы электродвижения (СЭД) в условиях стенда, содержащее щит электродвижения (ЩЭД), трансформатор напряжения (ТН), преобразователь частоты (ПЧ), асинхронный гребной электродвигатель (ГЭД), вал которого сочленен с генератором постоянного тока (ГПТ) с обмоткой независимого возбуждения (ОВГПТ), подключенной к полупроводниковому преобразователю (П), отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности испытаний СЭД и снижения потерь активной мощности в сети, а также получения нагрузочной характеристики на валу ГЭД, близкой к винтовой, ГПТ подключен к полупроводниковому преобразователю электроэнергии (ППЭ), состоящему из преобразователя постоянного напряжения (ППН) и инвертора (И) и обеспечивающему рекуперацию энергии в сеть через щит сети (ЩС), а датчик момента (ДМ) канала управления по моменту на валу ГЭД подключен к усилителю рассогласования по напряжению (УР1) с опорным напряжением (U_оп1), выход УР1 соединен с логическим блоком управления (ЛБУ1), по выходу соединенному с полупроводниковым преобразователем (П) питания обмотки возбуждения генератора постоянного тока ОВГПТ, а выход датчика напряжения (ДН) канала управления по напряжению ППЭ соединен с усилителем рассогласования по напряжению ППН (УР2) с опорным напряжением (U_оп2), в свою очередь, выход УР2 подключен к логическому блоку управления (ЛБУ2), выход которого соединен с системой управления (СУ) ППЭ, при этом логические блоки управления ЛБУ1 и ЛБУ2 связаны между собой и с задатчиком режима (ЗР), задающим параметры винтовой нагрузочной характеристики ГЭД.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к судовым системам электродвижения с частотно-управляемым гребным электродвигателем и может быть использовано при проведении приемо-сдаточных испытаний гребного электродвигателя (ГЭД) и системы электродвижения (СЭД) в условиях стенда.

Известно устройство для испытаний асинхронных электродвигателей с помощью нагрузочного генератора постоянного тока, сочлененного с ГЭД [1].

Для данного устройства снятие рабочих характеристик и определение зависимости развиваемого двигателем вращающего момента от частоты вращения или скольжения производится при большом диапазоне изменения частоты вращения нагрузочного генератора. Поэтому необходимо чтобы номинальная мощность нагрузочного генератора была значительно (в несколько раз) больше номинальной мощности испытываемого двигателя.

Испытания проводятся как с поглощением энергии нагрузочного генератора в сопротивлении, так и с возвратом энергии в сеть постоянного тока. В последнем случае необходимо, чтобы номинальное напряжение нагрузочного генератора было как можно больше номинального напряжения сети, на которую он работает.

Изменение момента генератора может осуществляться либо изменением его возбуждения при неизменной величине нагрузочного сопротивления, либо изменением нагрузочного сопротивления при неизменном возбуждении. Практически приходится применять оба способа в комбинации.

Однако такому устройству для испытаний асинхронных двигателей присущи недостатки, заключающиеся в необходимости иметь нагрузочный генератор постоянного тока превышающий мощность испытываемого двигателя в несколько раз и больших потерях энергии в нагрузочном генераторе, а также в необходимости создавать сеть постоянного тока, что влечет за собой дополнительное преобразование энергии и соответственно ее потери.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности испытаний СЭД с частотно-управляемым асинхронным ГЭД, а также возможности получения нагрузочной характеристики на валу ГЭД близкой к винтовой.

Поставленная цель достигается тем, что генератор постоянного тока с независимым возбуждением, сочлененный с ГЭД, подключен к полупроводниковому преобразователю электроэнергии (ППЭ), обеспечивающему рекуперацию энергии в сеть.

На фигуре 1 изображена принципиальная схема для испытаний частотно-управляемого гребного электропривода СЭД в условиях стенда, состоящая из щита электродвижения ЩЭД (1), трансформатора напряжения ТН (2), преобразователя частоты ПЧ (3), гребного асинхронного электродвигателя ГЭД (4), генератора постоянного тока ГПТ (5), обмотки возбуждения генератора постоянного тока ОВГПТ (6), полупроводникового преобразователя П (7) для питания ОВГПТ, полупроводникового преобразователя электроэнергии ППЭ (8), представленного преобразователем постоянного напряжения ППН (9) и инвертором И (10), щита сети ЩС (11).

При испытаниях ГЭД (4) тормозной момент создается системой ГПТ (5)-ППЭ (8). Система регулирования предлагаемого устройства обеспечивает изменение в широком диапазоне тормозного момента на валу ГЭД (4) в зависимости от частоты вращения ГЭД (4) - M=f(n) подобно характеристикам гребного винта судна.

Система регулирования имеет два канала управления: канал управления моментом на валу ГЭД (4) и канал управления напряжением ППЭ (8), что отображено на фигуре 1. Канал управления моментом на валу ГЭД (4) содержит: датчик момента ДМ (12), усилитель рассогласования по напряжению УР1 (13) с опорным напряжением Uоп1, логический блок управления ЛБУ1 (14), сигнал с которого управляет преобразователем П (7) обмотки возбуждения ОВГПТ (6).

Канал управления напряжения ППЭ (8) состоит из: датчика напряжения ДН (15), усилителя рассогласования по напряжению УР2 (16) с опорным напряжением U_оп2, логического блока управления ЛБУ2 (17), сигнал с которого воздействует на систему управления СУ (18) ППЭ (8), обеспечивая стабилизацию напряжения на входе и последующее преобразование напряжения постоянного тока в переменный с помощью инвертора И (10) и передачу энергии в сеть через щит сети ЩС (11).

Связанные между собой и управляемые задатчиком режима ЗР (19) логические блоки управления (14) и (17), управляют преобразователем (7) и системой управления (18) ППЭ (8).

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить эффективность испытаний СЭД с частотно управляемым асинхронным ГЭД за счет снижения потерь активной мощности путем рекуперации энергии в сеть и обеспечения винтовой нагрузочной характеристики на валу ГЭД.

Источники информации

1. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. Часть 4, п.4-16 (аналог).