Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования 8
1.1. Обзор состояния вопроса исследований в области систем приводов с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями 8
1.2 Классификация и структуры систем приводов с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями 11
1.3. Нормативно-техническая база в регулируемом электроприводе с асинхронными двигателями 15
1.4. Постановка задачи по разработке и исследованию методов и средств испытаний систем приводов с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями 18
ГЛАВА 2. Математическая модель системы привода с частотно-регулируемым асинхронным двигателем 27
2.1. Управление частотой вращения регулируемого электропривода с асинхронным двигателем 27
2.2. Электромеханическое преобразование энергии в двигателе привода, работающего от полигармонического источника напряжения 33
2.3. Анализ схемы замещения регулируемого АД для і-ой гармоники выходного напряжения АИН 39
2.4. Потери и КПД частотно-регулируемого АД 46
Выводы 48
ГЛАВА 3. Методика инженерного расчета системы привода с частотно-регулируемым асинхронным двигателем 50
3.1. Основные этапы расчета и критерии оценки 50
3.2. Формирование технического задания на разработку системы привода с частотно-регулируемым асинхронным двигателем 52
3.3. Выбор основных элементов привода 53
3.4. Расчет параметров схемы замещения частотно-регулируемого АД для і-ой гармоники выходного напряжения АИН 57
3.5. Формирование зависимости выходного напряжения первой гармоники ПЧ от частоты 69
3.6. Расчет фильтрующих устройств 72
3.7. Разработка программного обеспечения для инженерного расчета параметров системы привода 75
3.8. Расчет систем приводов, работающих при типовых нагрузках {M=const и Р= const) 79
Выводы 87
ГЛАВА 4. Разработка методов и средств испытаний систем приводов с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями 88
4.1. Разработка аппаратных средств, для исследования энергетических параметров систем приводов с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями 88
4.2. Разработка программного комплекса для исследования систем приводов с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями 103
4.3. Разработка устройств автоматизации испытаний 109
Выводы 113
ГЛАВА 5. Экспериментальные исследования энегретических параметров систем приводов с асинхронными двигателями 114
5.1. Разработка программы испытаний 114
5.2. Исследование рабочих характеристик частотно-регулируемых асинхронных двигателей и приводов на их базе 119
5.3. Анализ результатов испытаний 129
5.4. Оценка адекватности математической модели по результатам спектрального анализа 134
Выводы 144
Основные научные результаты и выводы 145
Список литературы
- Классификация и структуры систем приводов с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями
- Электромеханическое преобразование энергии в двигателе привода, работающего от полигармонического источника напряжения
- Формирование технического задания на разработку системы привода с частотно-регулируемым асинхронным двигателем
- Разработка программного комплекса для исследования систем приводов с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями
Введение к работе
Технический прогресс в области силовой электроники тесно связан с развитием приводной техники. Одним из перспективных направлений является развитие регулируемого электропривода (ЭП) на базе асинхронного двигателя (АД) с преобразователем частоты (ПЧ). Регулируемый ЭП на базе АД имеет ряд преимуществ перед другими ЭП в числе которых, технологичность, надежность, энергосбережение, ресурсосбережение. Количественной оценкой этих качеств являются энергетические параметры ЭП, такие как мощность, коэффициент полезного действия, коэффициент мощности.
Важным вопросом при улучшении энергетических параметров является проведение испытаний. При проведении испытаний руководствуются требованиями международных и национальных стандартов, предъявляемым к условиям проведения, точности и методам испытаний.
Научно-технические цели данной работы являются актуальными для электромашиностроения, так как направлены на решение одной из проблем -испытаний регулируемых ЭП с АД, а именно определение энергетических характеристик.
В результате проведения испытаний по определению энергетических характеристик получены исходные данные для технического совершенствования АД общепромышленного применения в АД, предназначенные для работы с ПЧ; установлена возможность экономии применяемых материалов; разработка новых методов расчета и уточнение существующих.
Сложность проведения испытаний по определению энергетических параметров обусловлена несинусоидальным характером выходного напряжения ПЧ. Поэтому использование обычных средств и методов измерения: измерительных трансформаторов и измерительных приборов электромагнитной системы недопустимо. Точность измерения такими приборами гарантируется только на частотах близких к 50 Гц. Необходимо использование приборов с большей полосой пропускания (большим быстродействием).
Для измерения мощности, подводимой к частотно-регулируемому ЛД, разработано устройство для измерения активной мощности в трехфазной цепи несинусоидального напряжения. Испытания по определению энергетических параметров также предусматривают измерение вращающего момента и скольжения АД. Измерение вращающего момента не представляет трудностей, так как при испытаниях частотно-регулируемого АД, работающего с ПЧ можно использовать те же средства измерения вращающего момента, что и при испытаниях АД общепромышленного назначения, предназначенных для работы от сети синусоидального напряжения. При измерении величины скольжения воспользоваться методами, описанными ГОСТ-7217, применяемые при испытаниях АД работающих от источников синусоидального напряжения, не представляется возможным. Для решения проблемы измерения разработан способ измерения скольжения, основанный на измерении разности синхронной частоты вращения и частоты вращения вала частотно-регулируемого АД.
Кроме измерения физических величин при проведении испытаний систем приводов с частотно-регулируемыми АД важной и сложной задачей является автоматизация процесса испытаний. Для решения этой задачи разработан автоматизированный стенд, позволяющий создавать и поддерживать постоянными заданные воздействия на систему привода. В основу стенда положена система регулируемого ЭП, работающего в 4 квадрантах.
Настоящая работа ставит целью разработку и исследование методов и средств испытания по определению энергетических параметров систем приводов с частотно-регулируемыми АД. Для достижения поставленной цели в работе решаются задачи:
разработать аппаратные и программные средства исследования энергетических параметров ЭП с АД;
уточнить схему замещения частотно-регулируемого АД, работающего с ПЧ;
уточнить и дополнить методику инженерного расчета систем приводов с частотно-регулируемыми АД;
рассчитать ряд систем приводов с частотно-регулируемыми ЛД по уточненной методике инженерного расчета;
провести комплексные эксперименты по определению энергетических параметров, рассчитанных систем приводов с частотно-регулируемыми АД.
Для решения поставленных задач рассмотрены требования международных и национальных стандартов, предъявляемых к условиям проведения, точности, методам измерения при определении энергетических параметров. Уточнена схема замещения частотно-регулируемого АД, работающего от полигармонического источника напряжения. Дополнена методика инженерного расчета систем приводов с частотно-регулируемыми, по которой рассчитан ряд систем приводов для станкостроения, подвергшихся испытаниям по определению энергетических параметров.
Разработанные методы и средства испытаний внедрены в лабораториях испытательного центра ОАО «Научно-исследовательский проектно-технологический институт электромашиностроения»:
Способ и устройство для измерения скольжения частотно-регулируемого АД, работающего с ПЧ.
Устройство для измерения активной мощности в трехфазных цепях несинусоидального напряжения.
Автоматизированный стенд для испытания частотно-регулируемых АД и систем приводов с ними.
На защиту автором выносятся следующие основные положения работы:
средства и методы для исследования энергетических параметров систем
приводов с частотно-регулируемыми АД: способ измерения скольжения
частотно-регулируемого АД, работающего с ПЧ, устройство для измерения
активной мощности в трехфазных цепях несинусоидального напряжения и
программное обеспечение для проведения и обработки результатов испытаний;
схема замещения частотно-регулируемого АД с учетом волновой емкости
обмотки двигателя, позволяющая вести анализ в диапазоне от частоты первой
гармоники, до частоты, превышающей частоту коммутации ключей АИН;
методика инженерного расчета систем приводов с частотно-регулируемыми АД, включающая в себя расчет параметров схемы замещения частотно-регулируемого АД, энергетических параметров АД и системы привода с ним, с возможностью определения параметров фильтрующих устройств для обеспечения электромагнитной совместимости АД с ПЧ;
экспериментально полученные результаты исследования в виде рабочих характеристик частотно-регулируемого АД, рабочих характеристик систем привода, осциллограммы напряжений и токов, спектров напряжения и тока, результатов испытаний на нагревание АД от источника синусоидального напряжения и от ПЧ с различными значениями несущей частоты ШИМ ПЧ.
По теме диссертации опубликовано 7 статей, 4 тезиса докладов, получено 4 патента. Результаты решения поставленных задач отражены в основном тексте диссертационной работы. Используемые в работе методы исследования основаны на применении теории электромагнитного поля, теоретических основ электротехники, спектрального анализа и вычислительной математики.
Классификация и структуры систем приводов с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями
Регулируемый электропривод - это электромеханическая система, обеспечивающая изменение скорости в заданном диапазоне регулирования с определенной точностью и быстродействием. В настоящее время регулируемые ЭП находят все более широкое применение в различных областях техники. Развитие преобразовательной техники выделило их в особый класс, сочетающий простоту, технологичность, энергосбережение, ресурсосбережение. Регулируемые ЭП могут строиться на любых АД: АД с фазным ротором, АД с полюсно-переключаемыми обмотками, частотно-регулируемые АД.
Наиболее эффективной оказывается система привода с частотно-регулируемыми АД, так как по сравнению с системой привода с двигателем с фазным ротором, она является более технологичной и надежной, а по сравнению с системой привода, в котором используется АД с полюсно-переключаемыми обмотками, имеет большую мощность в тех же габаритах и непрерывное управление частотой вращения.
Источником напряжения регулируемой амплитуды и частоты могут выступать в ЭП как электромашинные ПЧ, так и полупроводниковые. Причем электромашинные ПЧ состоят из нескольких электрических машин, одна из которых синхронный генератор, сложны в управлении и не экономичны. Полупроводниковые ПЧ нашли широкое применение, компактны, удобны в управлении, легко сопрягаются с другим оборудованием посредством промышленных интерфейсов (RS-485, RS-232 и т.д.), содержат ряд дополнительных функций контроля температуры двигателя привода, сопротивления изоляции обмотки и соединительного кабеля и т.д. среди известных фирм производителей можно выделить "Hitachi" , "КЕВ", "Siemens", "ABB", "BM-electroniecs", "Unidrive", "Электон". Структура силовой части полупроводникового ПЧ показана на рис. 1.1. Выпрямитель Звено постоянного тока Инвертор Нагрузка Сеть
Рис. 1.1 Выходное напряжение ПЧ может формироваться с помощью автономных инверторов тока (АИТ) или напряжения (АИН). Кроме этого выходное напряжение может формироваться непосредственно из напряжения питающей сети. Такие преобразователи называются непосредственными (НПЧ). Диапазон регулирования частоты НПЧ составляет не более 1:10. В связи с этим область Классификация систем приводов с асинхронными двигателями
По типу асинхронного двигателя АД с полюсно-переключаемымиобмотками АД с фазным ротором Частотно-регулируемые АД
По типу источника напряжения регулируемой амплитуды и частоты Электромашинные преобразователи частоты Полупроводниковые преобразователи частоты
Без устройств, обеспечения ЭМС С дросселем С LC - ФИЛЬТРОМ применения ЭП с НПЧ очень ограничена. В преобразователях с ЛИТ благодаря тому или иному алгоритму ШИМ обеспечивается минимизация искажений токов двигателя и на выходе ЛИТ формируется ток, основная гармоника которого составляет почти 100%. Форма напряжения статора не содержит пиков коммутационных перенапряжений и близка к синусоидальной. Однако в ЭП возникают коммутационные потери, характерные для ПЧ с ЛИТ, что приводит к дополнительному нагреву элементов привода и снижению КПД привода. Иначе обстоит дело при применении ПЧ на основе ЛИН с ШИМ. Такие преобразователи получили широкое распространение в низковольтных ЭП мощностью до 400 кВт. Система управления таких ПЧ выполняется на основе микроконтроллеров и имеет множество функций, облегчающих процесс наладки и эксплуатации ЭП, а также позволяющая связывать ЭП с другим технологическим оборудованием посредством промышленных интерфейсов.
По типу преобразователя угловых перемещений РЭП с частотно-регулируемыми АД можно разделить на ЭП с датчиком положения ротора (ДПР), с датчиком скорости (ДС) и с датчиком, в котором совмещены ДПР и ДС. Наибольшее распространение получили оптические датчики, хотя в некоторых исключительных случая (работа ЭП в помещениях с большими перепадами температур и т.д.) используются индуктивные датчики, тахогенераторы и т.д.
В настоящее время в подавляющем большинстве разрабатываемых и выпускаемых устройств силовой электроники мощностью от единиц киловатт до единиц мегаватт применяются силовые модули на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT). В развитии приборов силовой электроники четко прослеживается тенденция в переходе от дискретных компонентов к модулям, затем к интеллектуальным модулям, далее к интеллектуальным подсистемам и, наконец, к комплектным силовым электронным системам. По оценкам специалистов [80] более 40% рынка силовых модулей занимают силовые модули с IGBT. Полупроводниковые приборы на основе GTO и MOSFET тиристоров находят применение в ПЧ, предназначенных для эксплуатации высоковольтного оборудования.
Электромеханическое преобразование энергии в двигателе привода, работающего от полигармонического источника напряжения
Как было отмечено в предыдущем параграфе основным фактором, оказывающим негативное влияние на работу АД регулируемого ЭП, является несинусоидальный характер выходного напряжения ЛИН. Таким образом, необходимо рассмотреть электромеханическое преобразование энергии в АД работающего от полигармонического источника напряжения, которым является ЛИН.
Для электромагнитного момента, действующего между статором и ротором, можем записать общее отношение [27]: Л/ = -—, (2.10) дА где IV - энергия магнитного поля в зазоре, Вт с; А - угол поворота ротора относительно неподвижного статора, рад. При рассмотрении будем полагать воздушный зазор равномерным. Из известного выражения для энергии магнитного поля можем записать: Л/ = - -.Л . ][B{a,t)fda, (2.11) 2-//Q ЭА ; где / - длина пакета АД; 8 - воздушный зазор между пакетами статора и ротора; /JQ - магнитная проницаемость воздуха; R - радиус ротора АД; а - полярная координата. Магнитная индукция определяется известным из электротехники выражением: B(a,t) = --F(a,t), (2.12) о где F(a,t) = F\{a,t) + F2(a,t) - результирующая МДС равная сумме МДС статора F (a,t) и ротора F2(a,t) соответственно. Подставляя в B(a,t) из (2.11) в (2.13), получаем: и І Я к M = - —-R- — - l[Fl(a,t) + F2(a,t)]2da. (2.13) 2 о ЭД о Так как при неподвижном статоре и связанной с ним системой координат от положения ротора зависит лишь его МДС, то уравнение (2.13) может быть записано в виде: M = - -R-2][Fl{a,0 + F2{a,t)]. da. (2.14) о Q оА Если на статоре расположена симметричная 3 - фазная обмотка с р парами полюсов, то для МДС статора можно записать общее выражение: Fj (а, 0 = 2 Fmi s n(/ Ос + co), (2.15) і где і - порядок гармоник поля статора.
При равномерном воздушном зазоре, равном 8 и ц = со, МДС статора возбуждает в зазоре магнитное поле, распределение индукции Bx(a,t) которого получается из уравнения (2.15): Bl(a,t) = --Fl(a,t) = - Z mi (i-cc + co-0. (2.16) о о і Произвольная гармоника магнитного поля і-ого порядка вращается ,0) относительно статора с угловой скоростью й ,- =±—, что следует из выражения і (2.6). Если ротор вращается с угловой скоростью сог, то скорость той же гармоники по отношению к ротору будет: cori = ± cor. (2.17) Эта гармоника индуктирует в обмотке ротора ЭДС и ток, который создает спектр гармоник МДС ротора, определяемый параметрами роторной обмотки (реакция якоря). Для этого спектра в системе координат, связанной с ротором, можно записать: S „ Г 1 F2i= LBvi sinL" "а +(±o)-i-cor)-(pM\. (2.18)
Если система координат связана со статором, то а =а — cor и уравнение (2.18) принимает вид: Fn = Е#ш sinl" (« -«V t) + {±(D-i-o)r)- pti\ (2.19) Результирующая МДС ротора может быть представлена как сумма всех гармоник порядка /л от всех гармоник порядка /: F2(a,t) = Ив 5 тім (ос-(ог-0 + (±о)-і-сог) і-(рм]. (2.20) V0 і pi Подставляя (2.15) и (2.20) в (2.14), получаем общее выражение для момента: [ о і і м +— ЩЕРїі-зіцр-іа-щ. )+(±u)-i-(q.)-(pM\x (2.21) #) о і ft x co (a-й f)+(±й - й )f-)/ pa In Второй член выражения (2.21) равен нулю, так как Jsin(jc) cos(x)dx = 0, а о первый член, содержащий выражение типа 2f ч си w /О ПРиа б I sin(ox) cos(m: - с)ах = Q [sin(c),npHa = Z Как следует из (2.21), вращающий момент для определенной гармоники поля статора i=p возникает, если находится гармоника поля ротора того же порядка ц=р. Этот момент равен: 2л Мр = 1 R- \Fmp -sin(p а + со t) о . (2.22) YJ В pi cosj/7 {а - cor ) + (±а -i-cor) -(рр pa і Результирующий момент получается суммированием моментов, созданных всеми гармониками порядка р, т. е. Всеми гармониками поля статора, для которых существуют гармоники ротора того же порядка. Интегрируя выражение (2.22) получаем: Л/ = 2]Мр = Л J] sin/7 о)г t ±(±со - і - сог) t + (р р +co\ = v Г Р - 1 (2.22) = 1а Ъ Sin[( г ± (±0 -i-COr) + CO) + (Pp\ Р і Результирующий момент согласно (2.22) изменяется во времени синусоидально, и его среднее значение равно нулю. Момент, независимый от времени, возникает только тогда, когда член в квадратных скобках в аргументе синусоидальной функции равен нулю, т.е. р-сог ±(±со-і й)г)+ со = 0. (2.23) Уравнение (2.23) удовлетворяется при всех сог, если /?=/, т.е. гармоника поля статора р создает в спектре гармоник реакции якоря гармонику того же порядка р. Выражение (2.23) может выполнятся при определенной частоте вращения сог и при условии, что р /,т.е. существует гармоника порядка р в спектре полей статора и ротора, однако роторная гармоника порядка р вызвана статорной гармоникой другого порядка.
Формирование технического задания на разработку системы привода с частотно-регулируемым асинхронным двигателем
ТЗ является первичным описанием системы привода, в котором заданы условия эксплуатации системы привода, параметры питающей сети, требования к основным техническим параметрам, динамике, точности, ЭМС, показатели надежности, экономические показатели, требования к дополнительным устройствам привода (датчики, дроссели, фильтры, вентиляторы).
ТЗ содержит сравнительный анализ с другими типами асинхронного ЭП (нерегулируемым, регулируемым путем переключения числа пар полюсов, изменения параметров ротора для двигателей с фазным ротором), или видами систем приводов (вентильным, постоянного тока и д.р). Сравнительный анализ проводят по экономическим показателям (технологичности, ремонтопригодности, затрат на электроэнергию) при этом электромагнитные показатели выступают как производные от экономических показателей, при аналогичных остальных свойствах системы привода.
Параметры сети указываются в виде напряжения и частоты и их отклонений. Основные технические параметры задаются в следующем виде:
Энергетические показатели (КПД, коэффициент мощности) должны быть установлены в процессе разработки и подтверждены результатами испытаний. Электромагнитная совместимость с сетью обеспечивается производителем ПЧ. Производители преобразователей указывают, каким нормам по ЭМС соответствует выпускаемый тип ПЧ.
Таким образом, исходя из первичного описания системы привода, можно выбрать основные элементы привода: двигатель и преобразователь.
Основными элементами привода являются АД и ПЧ. Выбор двигателя состоит в расчете параметров двигателя по параметрам приводного механизма и нагрузке. Задачами выбора основных элементов системы привода являются определение принципиальной возможности функционирования двигателя и ПЧ в приводе, обеспечение принимаемой долговечности двигателя и удовлетворительных свойств системы механизм-электродвигатель-преобразователь частоты-сеть. В табл. 3.1 указаны существенные условия, которые необходимо учитывать при выборе АД и ПЧ для системы привода.
Для расчета мощности и вращающего момента на валу двигателя следует пользоваться следующими формулами[22]: Р2=—; (3.1) 1 9,55 М = 9,55 - -. (3.2) п Полученные значения необходимо увеличивать до ближайшего каталожного значения. Двигатели эксплуатируются в самых различных режимах.
Стандартные режимы согласно ГОСТ-183 на практике часто комбинируются. Проектировщик ЭП сам должен определить, какой из стандартных режимов наиболее близок к действительному режиму работы. Учет режима работы имеет большое значение при подборе двигателя. Мощность двигателей, указанные в каталогах, приведены для режима S1 и нормальных условий работы, кроме двигателей с повышенным скольжением.
Выбор мощности ПЧ определяется мощностью подключаемого АД и необходимостью перегрузки привода. Полученное значение мощности АД с учетом перегрузки следует увеличивать до ближайшего каталожного значения мощности ПЧ.
Синхронная частота вращения АД определяется формулой: пс= , (3.3) Р где /і - частота первой гармоники питающего напряжения АД, Гц; р - число пар полюсов АД.
Исходя из диапазона регулирования частоты вращения механизма определяется число пар полюсов АД и диапазон регулирования частоты выходного напряжения ПЧ. При выборе климатической модификации и степени защиты ПЧ и АД следует иметь ввиду факторы, которые будут оказывать воздействие в условия эксплуатации на ЭП. Отличие в энергетических параметрах серийно выпускаемых ПЧ затрудняет разработку единой серии АД для эксплуатации с ПЧ (в составе регулируемого ЭП).
Поэтому на базе стандартных серий АД рассчитанных для применения с «неизменяемыми» параметрами электропитания, необходимо модифицировать АД общего назначения в специальный частотно-регулируемый двигатель. Исходными данными для инженерного расчета энергетических параметров являются: обмоточные данные АД; геометрические размеры пакетов статора и ротора АД; зависимость выходного напряжения первой гармоники от частоты; спектр выходного напряжения ПЧ для заданной частоты первой гармоники и частоты несущей ШИМ; частота вращения АД системы привода; вращающий момент (мощность на валу АД).
Справочными данными являются электрические и магнитные свойства материалов, применяемых при изготовлении частотно-регулируемого АД.
Для анализа энергетических параметров, с учетом происходящих явлений (насыщение, вытеснение тока, волновых явлений) необходим расчет параметров схемы замещения частотно-регулируемого АД активного сопротивления обмотки статора rj, индуктивного сопротивления обмотки статора ш), волновой емкости обмотки статора С\, главного индуктивного сопротивления статора и(,-), приведенные активное г2(л и индуктивное сопротивления х2ф ротора для і-ой гармоники выходного напряжения и заданной частоты первой гармоники.
Разработка программного комплекса для исследования систем приводов с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями
Программный комплекс должен обеспечивать проведение следующих испытаний: определение характеристик холостого хода частотно-регулируемых АД в системе привода; определение рабочих характеристик частотно-регулируемых АД, работающих в системе привода и системы привода в целом; определение спектра токов и напряжения.
Для выполнения исследований программный комплекс должен включать в себя следующие функции: 1) опрос датчиков с частотой, обеспечивающей анализ спектра входного сигнала (тока или напряжения) до частоты равной утроенной частоте несущей ШИМ системы привода (40 кГц); 2) циклический опрос датчиков; 3) выполнять режим тестирования и калибровки всех каналов АЦП. Подпрограммы измерения и калибровки должны обеспечивать
формирование и запись файлов измеренных данных в компыотер, а также отображение измерительной информации в виде таблиц с возможностью их документирования. Алгоритм формирования цифровых осциллограмм представлен на рис. 4.9.
Время опроса датчиков ограничивается временем преобразования АЦП. Для времени равного 15 мкс требование 1 выполняется в полной мере. При измерении формируется массив из 800 мгновенных значений при периоде синхронизации 20 мс, при большем периоде количество точек увеличивается. Это позволяет проводит спектральный анализ до частоты 40 кГц, что выше утроенной частоты несущей ШИМ системы привода.
Режим циклического опроса необходим при снятии характеристик холостого хода, рабочих характеристик частотно-регулируемого АД и рабочих характеристик системы привода. При этом обеспечивается программное переключение каналов коммутатора АЦП. Тип датчика и его коэффициент передачи задаются в окне программы. При снятии рабочих характеристик частотно-регулируемого АД измеряются частота, среднеквадратичные значения и действующие значения 1-ой гармоники напряжения и токов трех фаз, активная мощность, скольжение, момент (при определении КПД непосредственным методом). При снятии характеристик холостого хода определяются среднеквадратичные значения и действующие значения основных гармоник напряжения и токов трех фаз и активная мощность, подводимая к частотно-регулируемому АД. При снятии рабочих характеристик системы привода определяются частота вращения, момент, активная мощность, СКЗ и действующее значение основных гармоник напряжений и токов трех фаз.
Режим тестирования и калибровки выполняется при настройке программного комплекса перед проведением испытаний, определении коэффициентов передачи датчиков и проверки их работоспособности.
Спектральный анализ проводится для сигналов тока и напряжения. Сигналы тока и напряжения могут быть представлены рядом Фурье:
Задача автоматизации испытаний систем приводов с частотно-регулируемыми АД является важной и актуальной. Особенно важно автоматизировать испытаний под нагрузкой, а именно, поддерживать заданную нагрузку в процессе испытаний постоянной. Условие поддержание постоянной нагрузки на двигатель системы привода является обязательным условием при проведении испытаний на нагревание, определении энергетических параметров. Существует множество устройств, применяемых при испытаниях АД общепромышленного назначения для создания и поддержания нагрузки испытуемого двигателя постоянной.
Среди таких устройств - динамометр постоянного тока типа MS 2821-4, предназначенный для испытаний АД. Устройство состоит из агрегата Леонарда, образованного из динамометра постоянного тока и генератора постоянного тока который вместе с главным асинхронным двигателем является преобразователем агрегата Леонарда, возбудитель динамометра и генератора постоянного тока находится на одной фундаментной плите с главным асинхронным двигателем и генератором постоянного тока, реостата для установки тока возбуждения, два независимых вентилятора, для охлаждения динамометра, системы смазки под давлением, тахогенератора переменного тока, сопряженного с валом динамометра, весового устройства для определения момента..
Недостатками данного устройства являются опасность развозбуждения динамометра, вследствии чего обороты его могли бы увеличиться сверх допустимых; а также невозможность испытания асинхронных двигателей при низких частотах вращения, невозможность автоматизации испытаний.
Другим устройством является динамометр постоянного тока типа DS1036-4N, также предназначенное для испытания АД. Оно состоит из динамометра постоянного тока, вертикального преобразовательного агрегата Леонарда (генератора постоянного тока и асинхронный двигатель, находящиеся на одной оси), весового механизма, оснащенного дополнительным датчиком момента, тахогенератора, находящегося на одном валу с динамометром, двойного тиристорного блока возбуждения, задающего токи возбуждения генератора и динамометра постоянного тока, независимый вентилятор для охлаждения динамометра.
