ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД С ЧАСТОТНО- РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Дайнеко В.А., Ковалинский А.И., Шаукат И.Н., Цховребов А.А. ЛАБОРАТОРНЫЙ  СТЕНД  С  ЧАСТОТНО- РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ. Для совершенствования электроприводов необходимо проводить    исследования, основанные на современных информационных технологиях.  С развитием электропривода повышаются требования к методам исследования характеристик рабочих машин, к точности измерений их параметров. Для получения достоверной информации необходимо оперативное определение нескольких параметров. Большинство сельскохозяйственных машин работает неэффективно из-за отсутствия технических средств  контроля и регулирования загрузки. При  разработке таких средств также необходимы испытания на экспериментальных установках. Требования к методам  измерений и техническим средствам зависят от задач исследований, например, в лабораторных условиях требуется обрабатывать большие массивы информации, что требует применения  средств вычислительной и микропроцессорной техники. Для решения перечисленных задач была разработана установка,  состоящая из частотно-регулируемого электропривода, радиоволнового тахометра и ПЭВМ (рис.1), которая позволяет моделировать различные нагрузочные диаграммы, регулировать частоту вращения асинхронного короткозамкнутого электродвигателя и изменять его загрузку. Программу изменения частоты вращения можно задавать как с пульта управления преобразователем частоты, так и от внешних устройств (микроконтроллеров, ПЭВМ).  Применение ПЭВМ и цифрового радиоволнового тахометра, связанного с ней по интерфейсу RS-485, позволяет экспериментально получать кривые разбега и выбега электропривода, отображать на экране монитора значения угловой скорости, ускорения, средних значений момента инерции вращающихся масс и другую информацию. В установке используется преобразователь частоты FR-S540-2,2K-EC “Mitsubishi” мощностью 2,2 кВт.

Рис. 1. Схема лабораторного стенда с частотно-регулируемым электроприводом. 1 - асинхронный электродвигатель;  2 – нагрузочный генератор; 3 - преобразователь частоты; 4 – регулируемая нагрузка; 5 – радиоволновой тахометр; 6 – ПЭВМ; 7 – аналого-цифровой преобразователь.                                           Момент сопротивления на валу электродвигателя создается вентильным генератором, к выходу которого подключена регулируемая нагрузка.  Ток нагрузки можно изменять по программе, задаваемой компьютером или с его клавиатуры. Применение радиоволнового тахометра позволяет производить бесконтактные измерения частоты вращения вала электродвигателя. Значения тока, напряжения, частоты в цепи статора асинхронного электродвигателя отображаются на индикаторе пульта управления преобразователя частоты, но могут при помощи RS–485 передаваться  к компьютеру. Момент на валу электродвигателя рассчитывается по току нагрузки генератора. Установка используется в учебном процессе (лабораторные работы по электроприводу), а также аспирантами при проведении исследований. Дайнеко В.А.,  Гурин В.А.,  Цховребов А.А. УСТРОЙСТВА    ИЗМЕРЕНИЯ   МОЩНОСТИ  ДЛЯ  РЕГУЛЯТОРОВ ЗАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ.           Одним из направлений энергосбережения является снижение энергоемкости стационарных и мобильных сельскохозяйственных машин. Основные причины энергоемкости следующие: несовершенство технологий и конструкций; большая мощность холостого хода;  отсутствие эффективных автоматических устройств регулирования и контроля загрузки. В большинстве случаев сельскохозяйственные машины, особенно стационарные, загружены на 50 – 60%. Например, дробилки кормов перерасходуют около 48% электроэнергии на единицу перерабатываемой продукции. Процесс дробления энергоемкий, поэтому нео  бходимо регулировать подачу сырья и поддерживать постоянную загрузку. В большинстве существующих измельчающих машин, оснащенных регуляторами загрузки, регулирование осуществляется по току обмотки статора асинхронного электродвигателя.  При колебаниях питающего напряжения изменяется коэффициент мощности электродвигателя, поэтому ток статора не несет достоверной информации для системы автоматического регулирования загрузки. Кроме того, тенденция развития современного электропривода – частотное регулирование, получившее  распространение благодаря  широкому применению современных преобразователей частоты, стоимость которых постоянно и быстро снижается. При частотном регулировании получение достоверной информации о загрузке становиться еще труднее. Получить точную информацию о загрузке можно только путем измерения нескольких  параметров технологического процесса с последующей их обработкой средствами микропроцессорной  техники  и  компьютерами. Таким  образом, разработка устройств  измерения мощности, крутящего момента и разработка алгоритмов для автоматических устройств регулирования загрузки является актуальной задачей, решение которой позволит разработать регуляторы загрузки для различных сельскохозяйственных процессов и машин. Для решения данной проблемы был проведен литературный анализ существующих средств измерения мощности электроприводов, современных измерителей коэффициента мощности, ааналоговых и цифровых. В результате проведенных исследований разработаны измерительные преобразователи, предназначенные для определения среднеквадратического значения напряжений и токов, выполненные на  аналоговых элементах. Их применение в сочетании с цифровыми фазоизмерительными схемами  и микропроцессорами позволит реализовать достаточно простые и недорогие измерители мощности для электроприводов различного назначения.

Рис.1 Аналоговая схема вычисления среднеквадратического значения напряжения. DA1- повторитель входного сигнала (буфер);  А1 – устройство выделения абсолютного значения сигнала; А2 – квадратор/делитель; R,C – фильтр; DA2 –буфер; Uвх – входной сигнал; |Uвх| - абсолютное значение напряжения; Uск – среднеквадратическое значение напряжения; Uср – средневыпрямленное напряжение.