1. Постановка задачи

Диагностика электрооборудования с асинхронными двигателями, работающими при переменной и знакопеременной нагрузке, сводится к регистрации большого числа электрических параметров и их временных характеристик. Работа оборудования может происходить при симметричных и несимметричных режимах при неидеальной форме питающих напряжений, что в значительной степени влияет на пусковые характеристики асинхронного двигателя. Исследование переходных процессов актуально для экспериментального определения режимов самозапуска электрооборудования при кратковременном исчезновении питающих напряжений и при перекосах и провалах напряжений. Для исследования электрических переходных процессов асинхронных двигателей при пуске был разработан стенд.

2. Описание решения

Стенд состоит из блока управления и измерения, персонального компьютера и исследуемого двигателя. Внешний вид стенда представлен на рис.1, электрическая принципиальная схема стенда на рис. 2.

Рис. 1. Внешний вид стенда

Для запуска двигателя используется электронный пускатель на симисторах VD1-VD3. Управление симисторами осуществляется посредством опторезисторов VS1-VS3. Опторезисторы включены последовательно, что обеспечивает одновременность включения симисторов и блокировку на включение при обрыве цепей управления одной из фаз. Питание блока гальванической развязки (БГР) осуществляется от встроенного блока питания с напряжениями +5В, -12В. Напряжения, пропорциональные токам в линейных проводах снимаются с шунтов R1,R2,R3. Шунты, блок питания, аппаратура управления, блок гальванической развязки и устройство Nl USB-6009 скомпонованы в одном корпусе.

Запуск и останов двигателя осуществляется программно через цифровой выход устройства NI USB-6009 с лицевой панели виртуального прибора.

Рис. 2. Электрическая принципиальная схема стенда

С использованием технологии создания виртуальных приборов в программной среде LabVIEW был разработан прибор позволяющий автоматизировать процесс измерений, обработки сигналов, отображения и архивирования результатов эксперимента.

Прибор позволяет определять для фаз асинхронного двигателя огибающие среднеквадратичных значений токов, огибающие активной мощности и мгновенных значений напряжений для отдельных фаз. На цифровых индикаторах в относительных единицах отображаются амплитудные значения токов фаз двигателя, амплитудные значения напряжения фаз в установившемся режиме.

Лицевая панель разработанного прибора приведена на рис. 3., блок-диаграмма на рис.4.

Рис.3. Лицевая панель прибора

Сигнал, поступающий с устройства NI USB-6009, разбивается блоком «Split Signals» на отдельные потоки. Мгновенное напряжение каждой из фаз выводится на график (блок «Waveform Graph»). Амплитудное значение напряжений определяется подпрограммой «Extract single tone information» и выводится на лицевую панель прибора.

Огибающая среднеквадратичных значений тока каждой фазы выводится на график (блок «Waveform chart»)[1]. Для компенсации постоянной составляющей с выходов изолирующих усилителей блока гальванической развязки используется подпрограмма «Basic averaged DC-RMS». Полученное с помощью подпрограммы значение постоянной составляющей вычитается из мгновенного значения тока фазы. Амплитуда тока фазы определяется блоком «Amplitude and level measurements» и отображается на соответствующем индикаторе лицевой панели прибора.

Огибающая активной мощности каждой фазы получается при нахождении среднего значения от произведения мгновенных значений тока и напряжения соответствующих фаз. Огибающая выводится на график (блок «Waveform chart»).

Остановка программы осуществляется нажатием кнопки «stop(F)» на лицевой панели виртуального прибора.

Рис.4. Блок-диаграмма прибора

3. Используемое оборудование и ПО

В стенде используется асинхронный двигатель 4ААМ50В2УЗ с аппаратурой управления, устройство сбора данных NI USB 6009 с блок гальванической развязки для измерения токов и напряжений, блок питания. Для создания виртуального прибора использовался персональный компьютер на базе процессора Athlon 64, 2800+, 512 Mb ОЗУ, операционная система Windows ХР, программа Lab View 7.1.

4. Внедрение и развитие решения

Стенд применяется для исследования электрических переходных процессов асинхронного двигателя при выполнении лабораторного практикума по дисциплине «Электрический привод» на кафедре «Электротехника» Ижевского государственного технического университета. При замене шунтов R1-R3 стенд позволяет исследовать переходные процессы и диагностировать двигатели различных мощностей. Для высоковольтных двигателей масштабирование измеряемых величин может быть осуществлено через трансформаторы тока и напряжения.

Список литературы

1. Д. Тревис, LabVIEW для всех, М.: ДМК Пресс, ПриборКомплект, 2005.