CC BY
25
УДК 621.313.33+
ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСЛЕ РЕМОНТА С ОТДАЧЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕТЬ
Н.Н. Портнягин1, А.А. Ушакевич2, А.А. Марченко3
1-3Камчатский государственный технический университет, г. Петропавловск-Камчатский, 683003
Ie-mail:pornicl@yandex. ru
Представлены схемы для испытания электродвигателей после ремонта с возвратом электроэнергии в сеть, а также алгоритмы проведения испытаний.
Ключевые слова: безопасность, модель, диагностирование, генераторный режим, испытания, преобразователь частоты.
Test of electric motors after repair with electric power return in a network. N.N. Portnyagin1, A.A Ushakevich2, A.A. Marchenko3 (1-3Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskiy, Russia, 683003)
Schemes for test of electric motors after repair with return of the electric power to a network and also algorithms of carryi ng out of tests are presented.
Key words: safety, model, diagnosing, a generating mode, tests, the frequency converter.
Для проверки качества работ после ремонта электродвигателей производится их испытание как на холостом ходу, так и под нагрузкой. При испытании на холостом ходу не возникает существенных затруднений, при испытании под нагрузкой возникает проблема с созданием нагрузки на валу электродвигателя. Один из наиболее часто применяемых способов испытания показан на рис. 1.
Сеть Энергия
Рис. 1. Испытание асинхронного электродвигателя с использованием нагрузочного генератора и балластных сопротивлений.
Схема электрическая структурная: М- испытуемый электродвигатель; Г - нагрузочный генератор; Я - нагрузочное (балластное) сопротивление
При проведении испытаний по данной схеме испытуемый электродвигатель М сочленяется с генератором постоянного тока Г, который питает нагрузочное сопротивление Я. При этом электроэнергия на нагрузочном сопротивлении выделяется в тепло и рассеивается в окружающее пространство. К недостаткам указанного способа испытания следует отнести:
- в условиях испытания электродвигатели с разной частотой вращения возникает проблема согласования частот вращения испытуемого электродвигателя и генератора;
- бесполезный расход электроэнергии, потребляемой из сети, на балластном сопротивлении.
При существующей проблеме электросбережения распространение может получить способ
проверки асинхронных двигателей с отдачей электроэнергии в сеть.
Применение частотных преобразователей, которые позволяют изменять частоту и напряжение, упрощает процедуру испытания и избавляет от бесполезной траты электроэнергии. Предлагаемый способ испытания показан на рис. 2.
преобразователя частоты. Схема электрическая структурная:
ПЧ- преобразователь частоты; Мп - приводной электродвигатель;
М - испытуемый двигатель
При данном способе испытания стационарно установленный на испытательном стенде приводной электродвигатель Мп сочленяется с испытуемым электродвигателем М. Приводной электродвигатель получает питание от сети через преобразователь частоты ПЧ. Изменение частоты подводимого напряжения к приводному электродвигателю позволяет без проблемы согласовать частоты вращения приводного и испытуемого электродвигателей. Увеличение частоты напряжения на преобразователе ПЧ приводит к увеличению частоты вращения обоих электродвигателей. При повышении частоты вращения выше синхронной испытуемый электродвигатель переходит в генераторный режим с отдачей электроэнергии в сеть, соответствующую моменту Ми1. При равенстве моментов приводного электродвигателя и испытуемого Мп1 = Ми1 происходит устойчивая работа агрегата и испытуемый электродвигатель отдает электроэнергию в сеть, соответствующую моменту Ми1.
При увеличении частоты приводной электродвигатель увеличивает частоту вращения, происходит разгон агрегата до тех пор, пока моменты обоих электродвигателей не сравняются, Мп2 = Ми2, мощность, отдаваемая испытуемым электродвигателем в сеть, увеличивается.
Таким образом, путем изменения частоты преобразователя ПЧ возможно производить загрузку испытуемого электродвигателя до необходимой силы тока (рис. 3).
Генераторный режим Двигательный режим
А 12
- М + М
Ми2 Ми1 Мп1 Мп2
Рис. 3. Механические характеристики электродвигателей:
1 - механические характеристики приводного двигателя Мп при частотах /1 и /2,
2 - механические характеристики испытуемого электродвигателя Ми
По этой же схеме можно производить испытания и генераторов по следующему алгоритму:
- сочленение приводного электродвигателя Мп с генератором;
- установление частоты вращения приводного двигателя, соответствующей номинальной частоте вращения генератора, и введение генератора на параллельную работу с сетью;
- изменение силы тока возбуждения генератора путем нагрузки его реактивным током.
При этом реактивная мощность не создает момента на валу приводного электродвигателя.
Таким образом, мощность испытуемого генератора может превышать мощность приводного электродвигателя приблизительно в 10 раз.
Рекомендуется нагружать генератор емкостным реактивным током. При этом генератор, вырабатывая реактивную энергию, снижает в целом по предприятию потребляемую реактивную энергию от энергосистемы.
Значительно повысить надежность процесса диагностирования асинхронного двигателя возможно при помощи свойств обратимости электрических машин. На основе теории электрических машин можно сделать вывод об удовлетворении степени прочности конструктивных элементов машин при переходе в режим генератора. Кроме того, по условиям ограничения потерь, нагрева и высокого КПД в генераторном режиме возможны значения абсолютных величин скольжения такого же порядка, как и в двигательном. Переход в устойчивый режим асинхронного генератора связан с некоторыми трудностями. Использование асинхронного генератора затруднено потреблением реактивной мощности машиной и необходимостью подключения синхронного генератора, компенсатора или конденсатора как его источника. Кроме того, на основании вышесказанного о центровке электрических машин можно сделать вывод о нецелесообразности использования приводного двигателя для разгона и получения обратного скольжения. В то же время может оказаться очень перспективным перевод в режим генератора на короткий промежуток времени путем изменения частоты питающего напряжения. Такого процесса может быть вполне достаточно для получения необходимой для диагностирования базы знаний.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что проводить испытание электродвигателя с существенной экономией электроэнергии целесообразно при помощи устройства, электрическая схема которого представлена на рис. 4.
Рис. 4. Схема для проверки электродвигателя с последовательным переходом из двигательного в генераторный режим
Переключение питания электродвигателя от частотного преобразователя к трансформатору в момент максимальной скорости производится путем силовой коммутации, причем сеть будет работать как потребитель электрической энергии до установления двигательного режима.
Циклические переводы двигателя в генераторный режим позволят значительно сократить бесполезный расход электрической энергии, а при условии эквивалентности магнитного и механических моментов на валу избежать трудоемкого и длительного процесса центровки. Существующей проблемой являются напряжения биения сети и асинхронного генератора, поэтому рекомендуется использование сохраненной электроэнергии на испытание других электродвигателей в пределах судоремонтного предприятия.
Литература
1. Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1978. - 831 с.
2. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. - Л.: Госэнергоиздат, 1959. -503 с.
3. Коварский Е.М., Янко Ю.И. Испытание электрических машин. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 320 с.
