автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Системы нагружения с общей целью постоянного тока для послеремонтных испытаниый электродвигателя

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УКРАИНЫ КИЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

РГ8 ОД

' . . . 1 На правах рукописи

ФАННАН Абделилах (Марокко»

УДК 621.313.451.29.31

СИСТЕМЫ НАТРУЖЕНИЯ С ОБЩЕЙ ЦЕПЬЮ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ПОСЛЕ? ЕМО! ГГНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.09.03 - "Электротехнические комплексы и

системы,включая их управление и регулирование"

Азторефорат диссертации на соискание ученей степени кандидата технических наук

Киев - 1996

Диссертация является р'/кошгеью

Работа выполнена на кафедре автоматизированного электропривода в Криворожском техническом университет!

Научный руководитель : доктор технических нау

профессор Д.И. Родькнн

Официальные оппоненты : доктор технических нау

профессор Чермалых В.М.

кандидат технических № Лобов В. И.

Ведущее предприятие : АО "Электромашпромсе;

г. Кривой Рог

Защита состоится " 40 "____сшмлА^._1996 года в /5" час

на заседании специализированного совета К 01.02.04 в Национальном Техническом Университете Украины "Киевск политехническом институте" (НТУУ "КПИ") корп. 22— , ауд._503

Отзывы в двух экземплярах на автореферат, заверещшк печатью учреждения просим направлять но адресу: 252056, Киев-56, проспект Победы, М, КПИ, Ученому секретарю

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КПИ.

Автореферат разослан _____.хч-сиХ___1996г.

Ученый секретарь специализированного совета канд.техн.наук, доцент

_ В.В.Прокопеню

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы: надежность электрически* машин и хругого технологического оборудования является одшш из тжнейших технико-экономических показателей производства, тоэтому повышение надежность имеет огромнее иароднохозяй-гтвенное значение, так как является одним из дополнительных гсточников увеличения действующего парка электрических ма-цин в эксплуатации.

Рассматривая вопрос испытания электрических машин, фежде всего имеют ввиду приемо-сдаточные испытания как заключительной части технологического процесса ремонта, в ко-•ором устанавливается значения отклонения фактических пара-1етров от номинальных, степень электрической, магнитной и 1еханнческой симметрии отремонтированной электрической тшины, что в дальнейшем, совместно с результатом испытаний юд нагрузкой дает необходимую информацию для оценки ка-ества ремонта в целом. В программу приемо-сдаточных наш-аний входят: испытание электрической изоляции, измерение опротивления обмоток в холодном состоянии, контроль числа Iгткоз и схем соединения обмоток, контроль качества панки и чем соединения обмоток с коллектором, контроль магнитной имметрии, ко! про л I» узлон токосъема и состояния подшипнп-ов.

Нагрузочные испытания осуществляются с целью опреде-ення механических свойств отремонтированных двигателей, стойчивости их к механическим и токовым нагрузкам. ИС1 голь-звание для этого традиционных систем статического н;«груже-ия нереально ввиду их сложности, малой производительности, гвозможности их применения для электрических машин рзз-ячных типов. Создание универсальных систем, применимых тя машин постоянного и переменного тока, является важной :хнической задачей. Учитывал изложенное выше, разработка шверсалыюго нагрузоч1Шго устройства (УНУ) является азсту-1ьной, имеет научною и практическую ценность.

Тема диссертационной работы определена планом науч-э-исслеяовательских работ кафедры автоматизированного гектропривода Криворожского технического университета.

Целью днсссрташшннан работы является разработка уни-■рсальных нагрузочных систем, обеспечивающих одновремен->е нагружение машин постоянного и переменного тока в ста-[ческих и динамических режимах для получения необходимой

информации при определения реальной нагрузочной способности электрических машин после их ремонта.

В диссертации решались следующие основные задачи:

- анализ тенденции и особенностей развития современных систем нагружешга. применимы.* как для элсктроремонтных, так и для электромашиностроительных предприятий;

- обоснование возможности применения каскадных систем сочетающих в себе как машины постоянною, так и переменного тока и установлении в эхом свойств универсальности, т.е возможности одновременного натру,Кения асинхронных машин и двигателей постоянного тока;

- исследование статических режимов электромашинных каскадов со встречным 'направлением развиваемых двигателями моментов для выявления рабочих зон и возможностей универсальных нагрузочных систем;

- определение характера управляющих воздействий при получении необходимых нагрузочных режимов машин постоянного и переменного тока, определение стандартных характеристик генераторов постоянного тока:

- исследование с помощью 3DM электромагнитных и электромеханических процессов з схеме м.шппшо-встияыюго каскада для уяснения условий формирования рабочих зон и пределов изменения нарамег ров при нагружеана;

- лабораторные исследования статических режимов каска да с общей цепыо постоянного тика для сравнения результатов теоретического анализа с экспериментальными данными;

- исследование особенностей формирования динамических режимов нагружешш машин постоянного и переменного тока;

- технико-экономические исследования универсальных нагрузочных устройств для обоснования, возможности их применения в эленгроремонтном деле.

Автор защищает.

1. Научные положения :

- увеличение производительности и качества работы испытательного оборудования электроремонтных предприятий может быть получено при использовании универсальных нагрузочных систем, обеспечивающих испытание под нагрузкой электродвигателей постоянного и неременного тока и исключающих применение вспомогательных электрических машин ;

- технической базой таких систем являются асинхронные машинно-вентильные каскады постоянной мощности со встречным включением развиваемых электрическими машина-

мн моментов. Общая цепь постоянного тока при соответствующем управлении позволяет реализовать основные нагрузочные режимы двух одновременно нагружаемых отремонтированных двигателей;

- нагрузочная система с общей цепыо постоянного тока и управляемым выпрямителем роторной цепи позволяет реализовать энергообменные процессы между электрическими машинами и гем самым реализовать устройства без механической связи валов - устройства иагружения дшгамкческого типа;

- нагружетше электрических машин от хопостого хода до сгонорепия происходит при последовательном переходе из одпой коммутационной зоны роторного выпрямителя во вторую (из зоны 2-3 до 5-6);

- режим закорачивания роторного м»гпря.чнтеля, характерный одновременно!*! работой! шести вентилей, является рабочим при испытании генератора постоянного тока в режиме короткого замыкания. Ток якоря, при котором происходит закорачивание выпрямителя зависит от индуктивности якорной целя и воз-растаег с её уменьшением ;

- управление нагрузочной системой с поддержанием координат скорости и тока возможно при управлении по 2-м каналам - по потоку машины постоянного тока и напряжению на зажимах статора асинхронного двигателя кти по потоку машины постоянного тока и углу управления вентиле»! роторной группы.

2. Результаты :

- развитие теории асинхронных машнно-пентнльньтх каскадов за счет изучения особенностей их работы при встречном включении по моменту асинхронного двигателя и машины постоянного тока;

- разработка алгоритма управления нагрузкой , обеспечивающего стабилизацию гока нагрузки и скорости вращения валов за счет одновременного воздействия на каналы управления ;

- модели для изучения электромагнитных и электромеханических процессов в системе асинхронный двигатель, роторный выпрямитель, машина постоянного тока;

- устройство для нагружения асинхронного двигателя и машины постоянного тока.

Методы исследования : Для решения поставленных задач в диссертационной работе использовались: анализ литературных источников и научное обобщение ранее выполненных исследований .использование методов и общепринятых положений по исследованию электромеханических процессов а электрических машинах, теории автоматизированного электропривода и преобразовательной техники с широким применением

ЭВМ; методы численного решения систем дифференциальных уравнений; проверка достоверности основных теоретических положений и аналитических расчетов посредством эксперимента и опытной апробации.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

- обоснована возможность использования АМВК в качестве нагрузочного устройства обеспечивающего возможность нагружения машин постоянного и переменного тока одновременно;

- определены все режимы работы АМВК в зависимости от характера коммутации вентилей роторной группы при встречном и согласном включении ЭДС машины постоянного тока относительно прводимости выпрямителя в прямом направлении;

- разработан алгоритм функционирования поисковой системы нагружения при одновременном воздействии на два канала управления;

- разработаны методики выбора оборудования и определения технико-экономических показателей универсальных нагрузочных устройств.

Достоверность научных положении и результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается обоснованность допущений при разработке математических моделей, известным из литературы и полученным в ходе экспериментальных исследований, корректности проведенных расчетов, основанных на применении топологических методов, классических методов теории автоматического управления, положений теории электропривода, согласованностью теоретических выводов и результатов экспериментального исследоиания.

Практическая ценность. Разработаны универсальные системы нагружения электрических машин, обеспечивающие повышение производительности испытательных работ в 1.8-2 раза, исключающие применение вспомогательных мазаин, снижающие капиталовложения и имеющие высокие энергетические показатели.

Реализация результатов работы : разработан стенд для нагрузочных испытаний двигателей постоянного и переменного тока в условиях электроремонтных цехов АО "Электромашпромсервис", лабораторий кафедры автоматизированного электропривода Криворожского технического универ-

сшетн как объект при курстом и дипломном проектировании, студентов специальности "Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов".

Апробация работы. Научные положения и результаты диссертационной работы доложены на 12-й международной конференции по автоматизированному электроприводу в Санкт-Петербурге в 1995 г, а также на научно-технических конференциях и семинарах КТУ в 1993-95 г.г.

Публикации. По те:..е диссертационной работы опубликовано 7 научных трудов.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из

введения, 5 глав, 6 приложений, списка литературы из 69 наименований, включает 29 рисунков, 3 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Важность вопроса проблематики испытаний электрических машин как фактора, определяющего их надежность в условиях производства в большей мере относится не к вновь изготавливаемым электрическим машинам, а к электрооборудованию, прошедшему эксплуатационный цикл, вышедшему из строя, отремонтированному по категории среднего или капитального ремонта.

Кратко характеризуя технологический процесс ремонта электрических машин, показано, что дефектация оборудования на предварительной стадии является грубой оценкой возможной работоспособности отремонтированного электродвигателя получения положительного или отрицательного решения на вопрос о целесообразности ремонте вообще. Подчеркнута очевидная перспектива роста роли ремонта электрооборудования в перспективе на 15-20 лет. Как следствие этого вытекает необходимость совершенствования испытательного процесса. Ставится вопрос о перспективной конечной нелн сертификации вышедшего из ремонта электрооборудования - определении качества ремонтных операций, реальных рабочих параметров электрических машин .которые в силу объектлвкых факторов не являются прямой зависимостью от качественных характеристик электроремонта как технологического .процесса. Указано, что одной из причин является изменение характеристик конструкционных параметров машин , качества электротехнической стали. Изме-

в

пение харахтч)истик связано как с эксплуатацией гак и с доре-монтнымн и посдеремонтиыми операциями; контроль этого изменения может быть получен только в ходе испытании как отдельных узлов машины так и в сборе. На первое место выступают испытания под нагрузкой, которые могут быть реализованы только при наличии соответствующих испытательных стендов. Их характеристики таковы, что требуют при испытаниях машин различных классов, различных конструктивных подходов при реализации стендового оборудования. Сложность оборудования увеличивается, если на предприятии осуществляется ремонт машин постоянного и переменного ток л. Отмечено, что в связи с переходом на новые формы хозяйствования происходит респециализация электроремонтных це-хов;каждый из них в условиях рыночных отношений осваивает или освош1 ремонт машин постоянного и переменного тока. Очевидно.что создание стендового оборудования, отвечающего современным условиям .должно прежде обеспечивать испытание на одном и том же стендовом оборудовании машин всех известных типов. Анализ работ , выполненных в обласгн создания и разработки систем для нагружения, исследования и испытания электрических машин, позволили сформулировать цели и задачи диссертационной работы, наметить пути решения поставленных задач.

Выполненный анализ систем нагружения машин постоянного и переменного гока показал, что системы с общей цепью постоянного тока являются технической базой для создания универсальных нагрузочных систем .сущность которых заключается в том, что при нагружении используются не вспомогательные машины, а отремонтированные электродвигатели постоянного и переменного тока: каждая из них может выполнять роль вспомогательной электрической машины. Таким образом осуществляется одновременное испытание двух электрических двигателей.

Одни из вариантов такой системы представлен на рис.1. В схемном отношении нагрузочное устройство соответствует каскаду постоянной мощности. Коренное отличие в том,что моменты развиваемые электрическими машинами направлены не согласно, а встречно. Формально нагрузкой является момент холостою хода, развиваемый машинами. В зависимости от режима нагружения асинхронный двигатель работает в двигательном или тормозном режиме. Аналогично можно сказать и в отношении двигателя постоянного тока. Установлены следующие нагрузочные или испытательные режимы:

а

-работа устройства в области малых скольжений при э.дх. Емпт совпадающей по направлению с проводимостью вентилей роторного выпрямителя. При этом роторный выпрямитель частично или полностью закорачивается и осуществляется нагружение МПТ как генератора в режиме короткого замыкания:

-нагрузочный режим (при 1 >Э>0) асинхронного двигателя и машины постоянного тока; МПТ при этом работает в генераторном режиме;

-стопорный режим при 5=1, соответствующий пусковым режимам нагружаемых машин;

-нагрузочный режим (при Б >1) .когда машина постоянного тока работает в двигательном режиме, а асинхронный двигатель, в режиме противовключения. В этом режиме возможно испытание электрических машин при повышенной скгрости вращения. Показано, что все анализируемые режимы не исследовались в литературе, так как классический АМВК, как система электропривода, анализировались лишь в первой и частично второй зонах работы роторного выпрямителя.

Исследования показали, что в режимах нагружения, возможны не только 1-й и 2-й режимы работы выпрямителя.но н такие, когда в работе участвуют 3-4. 4-5, 5-6 и 6 вентилей одновременно. Чередование рабочих зон происходит от первой до шестой включительно, что соответствует полному закорачиванию диодного моста. Процессы перехода с 1 -й зоны до шестой в исследованиях не затрагивались в силу того, что 3-6 зоны в реальных условиях являются нерабочими. Установлено, что режим закорачивания вентилей роторного выпрямителя наступает при

3 , '

сглаженном выпрямленном токе / й > —12,

а при отсутствии сглаживания тока в случае ,если ток будет равен > 2л/2/2.

Рассматривая процесс закорачивания, как положительное явление , видно,что наличие индуктивности следует рассматривать как положи-ельный фактор в том опошении: что закорачивание раньше наступает для б = ¿.у. / Н>> 0 чем при 5=0. Уравнение механического равновесия для первого режима нагружения имеет вид:

+ = 3 г "У*"3_ (,)

где Мзависимость момента холостого хода двух двигате лей от .скольжения:- 1В - ток в зоуждения МПТ; ин, а>н

I

Ч'

I

à

4 -

- il' â I

'o

■! I--------Г7~

r > i^T4

■ Я ; >

< I ' ■> ' !

rj X

и Щ

•■3 S

>-

%

ÍQ

< S

та

5 3

s 2

3

- номипалшые напряжения п скорость двигателя постоянного тока: и - номинальное напряжение АД; (р - относительное напряжение на зажимах статора; - сопротивление ротора с учетом эквивалентного сопротивления вентилей. Закорачивание поступает при сглаживании

(2)'

и2 «>2Н ■ к

где £ — —----. - кртг.чгско-с скольжение Ад.

Ун с°о

Диаграмма, иллюстрирующая золы работы выпрямителя представлена на рис.2. Положительным значениям Iв сооотает сгвует режим работы АМВК как системы привода, а отрицательные - как нагрузочной системы. В отрицательной полуплоскости до толк;: О происходит последовательное чередеггшие режиме» 3-4. 4-5, 5-6. При этом г режиме 5-6 скорость двигателя достигает максимальной величины. Факт увеличения скорости. отмеченный в исследовании, связан с нелинейными свойствами, п частности из-за уменьшения эквивалентного сопротивления вентилей. Нагружеше двигателя при 8>>0 соответствует участку криисй, заключенный' между точками ОЕ .При дальнейшем увеличении скольжения до 1.0 происходит последовательный переход из зоны 5-6 а 5-4. 4-3. когда происходит режим стопорения. Увеличение тока возбуждения приводит к тому, что при М:((3 = 1.0) <. М .4г - МД4 асинхронная

машина переходит в режим протнзовкшочения.

Скорость системы при этом увеличиваете',! в сг>язи с тем. что при Я> 1 напряжение на якоре увеличивается. Рост скольжения при этом сопровождается ростом током якоря и падения напряжения в силовой иепи. При увеличении тока возбуждения скорость достигает максимальной величины, а в дальнейшем начинает уменьшаться. Система уравнений.описывающая статические режимы имеет вид:

- - ^ ) = 1)^--, 4 4 1в.Ч

. ин 1Р 18 ,, я ,

СОн К Ф^З-Эд)

^-СО А

в*н 'ан

р

а0+а,(8-1)' = Мх(о>),

где а0, а, - постоянные коэффициенты; 1)= 1.35Ер ; а - показатель степени; а р - угол управления вентилей роторной группы.

Определены пределы реализуемости режимов нагруже-ния при скольжении N>1.0. Предельное значение скольжения ограничено нз-за допустимого значения испытательной скорости.

Соответствующие исследования выполнены и для системы. включающей асинхронные короткозамкнутые машины.

Выполнен анализ нагрузочных режимов и испытательных операций, которые могут быть достигнуты с использованием рассматриваемого класса нагрузочных систем. На первой позиции находятся характеристики непосредственно процесса нагру-жения с целью определения уровней нагрева частей электрической машины. При этом должны быть заданы и поддерживаться на требуемом уровне значения тока электрической машины и скорости её вращения. Установлены каналы системы управления, с помощью которых достигаются требуемые нагрузочные режимы: ток возбуждения двигателя постоянного тока, напряжение питания асинхронного двигателя, угол управления роторного выпрямителя. Возможно использование только двух каналов - один для асинхронного двигателя, а второй - для двигателя постоянного тока.

Установлено, что поддержание двух координат тока и скорости может быть достигнуто только при одновременном управлении по двум каналам. Сформулированы требования к с:1.:темам стабилизации нагрузочных режимов, построены алгоритмы управления, обеспечивающие автоматический поиск требуемого режима нагружения. Определены требования к управляющим устройствам поискового режима, разработан математический аппарат для реализации на практике поисковых систем требуемого режима.

Кроме указанных-функций системы с общей цешЯо постоянного тока позволяют определить основные параметры рабочих характеристик электрических машин . пусковой и крити-

1.3

ческнй момент асинхронного двигателя, момент холостого хода электрических машин, потери холостого хода.

Момент троганкя агрегата включающего ЛД и МПТ определяется так :

д.,; _ 1 Ы?А ■ (4)

' т 2соч кфи

где: 1в1, !а1, >аг, ¡42 • гок» возбуждения и якоря п точках останова лвигчтеля <8=1.0) и кода з обратную сторону ^>1.0).

Получены пыраженая для. получения Мг . МК, асинхронного двигателя. Одним из важных свойств нагрузочной системы является её возможность получения яратпичсски всех характеристик машин постоянного тока, при работе генератором или двигателем. Получены выражения хг.я пяти типовых характеристик генераторов постоянного тока (холостого хода, копоткого замыкания, регулировочной, нагрузочной к аи;.лнсй). Выполнены исследонания. позволяющие получить неооколнмые характеристики для двигателей последовательного и смешанного возбуждения. Схемные решения отличаются оригинальностью

И НОВИЗНОЙ.

Выполнены исследования, указывающие на реальную возможность диагностики параметров электродвигателе!! и, а частности. определения логерь в стали - основного элемента, определяющего нагрузочную способность любой электрической .шш'чны, так как снижение по тем или иным причинам полезного потока, появление вихревых токов, приводит к росту тока нагрузки к одновременному увеличения рабочей температуры стали н заложенных в её обмоток.

Выполненные исследования по декомг.онщии потерь мощности отличаются методологической новизной и могут быть основой для создания систем сертификации отремонтированных •электрических машин.

Разработанная методика базируется на уравнении энергобаланса. получаемом в нормальной схеме ЛМВК :

иа1а (5)

¿.т

где га, п - постоянные коэффициенты, определяющие завнач-мосгь потерь в стали якоря от индукции (ш> и от частоты (и); С| , Сг - коэффициенты определяющие .характер зависимости. Достаточно простые эксперименты позволяю г получить значения ш, п, С; и Сг -

Соответствующие исследования выпотгнены и доя асинхронных машин.

Исследования позволили сделать вывод о том, чго разработанная система нагружения позволяет получить характеристики электрических машин .оговоренные стандартами на испытания.

Выполнены исследования электромагнитных и электромеханических процессов в системе нагружения. Необходимость такого исследования вызвана отсутствием моделей подобного класса, работающих в рассматриваемых режимах, уточнения ме-• тодики определения параметров систем регулирования при необходимости стабилизации параметров, например, тока в переходных режимах, разработки упращенных моделей для анализа характера переходных процессов, проверки работоспособности функционирования устройств нагружения, часть из которых является предметом изобретения. Важно учитывать и то, что рассматриваемые системы характерны недостатком наличием жесткой связи валов. Дальнеише развитие систем нагружения подобного класса видится в разработке нагрузочного устройства с управляемой роторной группой для создания систем динамического нагружения , обеспечивающих энергообмгншле процессы двигателем постоянного тока и асинхронной машиной ' посредством изменения углов управления выпрямителем и потока двигателя.

Моделирование системы выполнено в форме блочной модели для каждого из элементов силовой части : асинхронного двигателя, управляемого выпрямителя, двигателя постоянного тока с управляемым возбуждением. Асинхронный двигатель смоделирован в фазных координатах для статора и рогора, что вызвано необходимостью определения линейных и фазных э.д.с. ротора для переключающих функций выпрямителя.

Система уравнений, входящая в модель нагрузочного устройства имеет вид :

diAi. diB„ , у diA2, diB2. _ -f3Umrp, 'it

— ——---:—— Sin — - (7 - (ü,)~

cfr d г d г d г A„ [_3

-(r - <P0)r]~ + - Väa./'c, - 43co.X,j

r:'su _ dieu y diB2, diC2. J3Umv. Г Я

...---— + x —---X,. —— = —--an —~(1 ~ co,)r

dr dr dr dr Л,, 3

C2"

+(r - <Po)r] - 4.<?r. - Ä./1,. -

<„,. = 0; (6)

п — ; : : :

2» ^ Л 2> т ~Ч. ~ - ~ 'А2-Ь2- +

бт Л 2.

— ¡а2' + 'сг^г»'

аг /С2. = 0.

Возможность разработанной модели достаточно обшнрны и в работе раскрыты лишь частично. Некоторые машинограммы расчета процессов с использованием разработанной модели приведены на рис 3. (для 5<1.0) и на рис 4. (для 5 >1.0). Анализ полученных результатов з части сравнения расчетных значения пусковых моментов, полученным теоретическим путем и в ходе эксперимента показал, что получаем" :е ошибки складываются в рамки 11-13% в зависимости от начального положения роторных обмоток относительно сгаторных.

Исследование процессов, протекающих длительно во времени выполнено с использованием линеаризованной модели. Линеаризация выполнена по средним значениям напряжения и гока выпрямителя для соответствующих коммутационных зон вентилей.

Исследование выполнены применительно к замкнутой системе регулирования параметров нагрузочного режима по каналам тока возбуждения и угла управления. Анализ полученных результатов похазал достаточно высокую их сходимость с экспериментальными данными. На модели подтверждена работоспособность заявленной системы нзгружения с фазным двигателем.

В полном объеме изложены особенности и результаты экс-пернмекталных исследовании в условиях лабораторий физической модели нагрузочной системы с асинхронным фазным двигателем. Исследования выполнены с неуправляемым роторным выпрямителем и автотрансформатором в статорной пепи асинхронного двигателя, а также при наличии тиристориото регулятора в силовой цепи. В ходе эксперимента получены зависимости скорости и токов электрических машин при изменении потока машины постоянного тока. Подтверждены теоретические выводы относительно пределов изменения управляющих параметров для получения заданных значений нагрузочных режимов. Определены значения токов возбуждения, при которых происходит закорачивание вентилей роторного выпрямителя, предельное увеличение скорости при нагружении двигателя постоянного тока. Выполнены исследования стопорного режима нагружаемых машин, а также 1« взаимного нзгружения при работе асинхронного двигателя в режиме противовключения. Полу-

IS

Запуск AMSIC

Зрспя

Рис.3.

2.3

-t'KOÖOCrb - Налрлжсии! -Ток

ченные результаты с большой достоверностью подтверждают сделанные теоретические выводы.

Выполнены исследования и анализ технико-экономических показателей нагрузочного устройсгва. Исследования выполнены в направлении определения теоретическим путем составляющих экономического эффекта. Установлено, что экономический эффект обусловлен:

- снижением расходов на создание систем нагружения из-за универсальности технического решения;

- из-за повышения производительности установок для Нагружения в виду того ,чт<-> одновременно осуществляется нагружения и испытания двух электрических двигателей;

- снижением расходов на строительство станции нагружения из-за отсутствия вспомогательной электрической машины;

- из-за минимальных потерь мощности .

Анализ выполнен применительно к снсгэме нагружения мощностью 100 кВт. Расчет показал, что разработанные системы более эффективны чем схемы взаимно нагружения.

В приложении приведены акты об использовании результатов работы в условиях элекгроремонтного цеха АО "Электромаширомсервис1, в учебном процессе Криворожского технического университета, акт об использовании установки в условиях лаборатории, программы для расчета режимов работы полной модели машинно-вентильного каскада и нагрузочного устройства, линеаризованной модели его.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В связи с сокращением объемов производства на больших государственных предприятиях по злектроремонту злектрг • ческих машин, развитием малого бизнеса с уклоном на электроремонтное дело, необходимостью экономии энергоресурсов, использование испытательных систем на базе универсальных нагрузочных устройств приобретает актуальность как перспектива создания высокоэффективного электрооборудования, позволяющего определить качественные характеристики готовой продукции.

2. Анализ тенденций развития испытательного оборудования для электроремонтных предприятий позволил установить. что нагрузочные электромеханические системы для электроремонтных предприятий должны обладать свойствами универсальности, возможности испытания под нагрузкой машин постоянного и переменного тока, испытания с механическим сое-

дииением валов машин или без такого соединения, получения большего объема информационного материала, чем при использовании статических систем со взаимной нагрузкой.

3. Исследования позволили установить возможность использования асинхронного машинного каскаде в качестве универсального нагрузочного устройства для нагружения машин постоянного и переменного тока, получения параметров электромеханических- характеристик и диагностических признаков испытуемых электрических машин.

4. Установлено, что при испытании электрических машин возможно использование режимов работы АМВК с положительным и отрицательным напряжениями э.д.с. машины постоянного тока; исследованиям!! показано, что при согласном напряжении э.д.с. возможны режимы частичного или полного закорачивания роторного выпрямителя, стопорный режим электрических машин, противовключение асинхронного двигателя. Эти режимы при различных их сочетаниях позволяют реализовать режимы нагружения, а также диагностики испытуемых двигателей.

5. Установлено, что при разработке систем нагружения имеет, место два регулирующих параметра - ток возбуждения двигателя постоянного тока и напряжение питания асинхронного фазного электродвигателя. Указанные параметры управления определяют как ширину зоны полного закорачивания выпрямителя, так и величину стопорного тока АМВК.

6. Получены зависимости, связывающие управляющие параметры системы нагружения с параметрами нагрузки - током якоря двигателя постоянного тока и скольжением асинхронного электродвигателя. Разработан алгоритм управления нагузочней системой при отсутствии достоверной информации о параметрах электрических машин.

7. Разработаны методы определения диагностических параметров, испытуемых электрических машин; Эти признаки включают пусковой ток, пусковой и критический момент, критическое скольжение асинхронного двигателя, зависимость коэффициента э.д.с. от якорного тока двигателя независимого возбуждения и от тока возбуждения, характер составляющих потерь мощности, выделение потерь в меди и стали независимо друг от друга.

8. Разработанная модель, учитывающая динамические свойства АМВК электромагнитные переходные процессы в асинхронной машине. На основании модели получены результаты, подтверждающие возможность реализации режимов нагружения при отсутствии механической связи между валами. При этом роторный преобразователь должен обладать возмож-

костью рекуперации энергии постоянного тояа в ротор асинхронной машины. Энергообменные процессы, которые при этом происходят в качественном отношении представляют обмен между вращающимися частями электрических маипш. Колггсе-ственная оценка этих процессов может быть выполнена с помощью разработанной модели.

9. Выполненные экспериментальные исслсдоваш-а подтвердили основ1ше теореггпчссхие положения сформированные в работе. Техтгко-экопомичесхий анализ вопроса применения нагрузочных систем на основе асинхронного машшпю-вентилышго каскада показал на целесообразность их использования в условиях электроремонтиых цехоз с производительностью более 50 зяектркчесзпк двигателей з мгсяц.

ПУБЛИКАЦИИ

1.Фаннан А.,Родькин Д.И.,Величко Т.В. Принципы создания универсальных нагрузочных устройств для послсремоитных предприятии. Дел. в ГНТБ Украины N. 1813-УК95 .

2.Фаннан А.,Родькин Д.И.,Величко Т.В. Универсальные нагрузочные системы для испытания электрических машин. Дел. в ГНТБ Украины N 2045-УК95.

3.Фаннан А.,Родькин Д.И..Величко Т.В. Нагрузочные устройства для испытания машин постоянного ¡1 перемегпкзпэ тока. 12 Всеросс. конфер. по электроприводу г.Санкт-петербчрг , 1995г.

4.Родькин Д.И.. Алнстратенко Ю.В., Робалино Д.М., Фан-нан А. Методы модуляции амплитуды и частоты питающего напряжения для нагружения асинхронных двигателей. Деп. з ГНТБ Украины .№250б-УК95.

5.Емельяноз Р.Г., Родькин Д.И., Величко Т.В., Фа!птан А. Моделирование элементов систем нагруження электрических машин. Деп. в ГНТБ Украины -УК95.

6.Дубовшс М.В., Рояькнн Д.И., Величко Т.В., Тыпок 9.К., Фаннан А. ^¿следование режимов работы электропривода с накопителем компенсатором. Дет. в ГНТБ Украины -УК95 .

7.Родыпш Д.И, Величко Т.В, Фзмнаи А., Тыткж В.К., Черный А.П. Асинхронный машинно-вентильный каскад . Заявка на изобретения НИИНЦПЭ Гостатеяг Украины от 13-011994 № В410016П2

ABSTRACT

FANNANE ABDELILAH

"Load system with a common direct courant circuit for post-repair tests of electrical motors", a manuscript to awarde the degree of candidal of technical sciences.

05.09.03 "Electrotechnical complexes and systemes;including their control and regulation".

National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic

Institute".

Kyiv 1996

The main ideas and results are:

- Analysing tendency and recularity of developing contemporary sy stem of loading; uses for electrical-maintenances, and as well for electromachino-building entreprises ;

- Basic importance of using cascade system combines in itself direct courant machines (DCM) ,and as well alternating courant machines (ACM) and the exposure of such property universal, importance of simultaneous!}- loading of DCM and ACM ;

- Researching the statical regimes of cascade with oppsite directions develops motor moments for exposing the work zone and importance of universal loading system ;

- Researching with the help of IBM electromagnetic and electromechanical processes in the schema of machino-valve cascade for explaining conditions of forming work zone and limiting changes in the working parameters onloading :

- Laboratory research of the cascade static regime with common DC circuit for comparing the theoretical and experimental resuitr.

special research of forming dynamic regimes of loading DC and AC machines;

-Technico-ekonomical researci ss of universal loading devices for basic possibility of using them in electrical maintenance.

АННОТАЦИЯ

ФАННАН Абделилах

"Системы нагружения с общей цеиио постоянного тока для гю-слеремонтных испытании электродеигателей", рукопись на соискание ученой степени кандидата технических наук . 05.09.03 "Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование".

Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт". Киев 1996г.

В диссертации решались следующие основные задачи:

- анализ тенденции и особенностей развития современных систем нагружения, применимых как для электроремонтных, так и для электромашиностроительных предприятий;

- обоснование возможности применения каскадных систем сочетающих в себе как машины постоянного, так и переменного тока а выявления з этом свойстве свойств универсальности, т.е возможности одновременного нагружения асинхронных машин н двигателей постоянного тока:

- исследования статических режимов электромашинных каскадов со встречным направлением развиваемых двигателями моментов дня выявления рабочих зон и возможностей универсальных нагрузочных систем:

- исследование с помощью ЭВМ электромагнитных п электромеханических процессов в схеме машинно-вентильного каскада для выяснения услов!гй формирования рабочих зон и пределов изменения рабочих параметров при нагружении;

- лабораторные исследования статических режимов каскада с общей цепью постоянного тока для сравнения результатов теоретических исследований с экспериментальными данными;

- особенности исследований формирования динамических режимов нагружения машин постоянного и переменного тока;

- технико-экономические исследования универсальных нагрузочных устройств для обоснования возможности их применения в элентроремонтном деле.

кночесые слова: вилробування, одночасне наваптаження, ушверсальна на и а! (та жуй аль;/а снстедга, електричш мзшини по-стнЧного та змншого струму.

//

Автор.

Фаннан А.

ГПдписано до друку 30.04.96. Формат 60X84 1м Патр друк.,№2 Друк офсегний. Умовн.друк.арк 1.02 Умовн.фарбо.вщб. 1.04. Облис-вид.арк. 1.0 Тираж 100 Зам.№ 15

Ротопринт Криворожского технического университета. 324027 г. Кривой рог ул. XXII партсьезда, 11