Испытательный стенд для электроэнергетического оборудования корабельных энергетических установок

Испытательный стенд предназначен для испытаний электроэнергетического оборудования корабельных энергетических установок.

Технические характеристики испытуемых изделий

Электродвигатель СД-600 имеет следующие параметры:

  • номинальная мощность – 600кВт
  • номинальное линейное напряжение – 1200В
  • номинальный фазный ток – 285А
  • номинальная частота вращения – 600 мин-1
  • номинальная частота тока – 50Гц
  • коэффициент мощности – 1,0
  • номинальный ток обмотки возбуждения – 50А

Параметры синхронного генератора СГБ-1000М с когтеобразным ротором и постоянными магнитами:

  • номинальная мощность – 790кВт
  • номинальное линейное напряжение – 1200В
  • номинальный фазный ток – 478А
  • номинальная частот вращения – 6000мин-1
  • номинальная частота тока – 200Гц
  • номинальный коэффициент мощности – 0,8
  • номинальный ток возбуждения – 50А

Схема силовых цепей испытательного стенда

Схема силовых цепей стенда, предназначенного для испытаний синхронного генератора мощностью 790 кВт (1200 В, 200 Гц, 475 А, cosφ=0,8, 6000 об/мин) и синхронного двигателя мощностью 600 кВт (1200 В, 50 Гц, 285 А, cosφ=0,8, 600 об/мин) приведена на рис. 1.

Питание стенда осуществляется напряжением 380/220 В, 50 Гц, через трансформатор мощностью 1 МВА, подключённый к 3-фазной сети 6 кВ.

Основное силовое оборудование испытательного стенда состоит из:

  1. Обратимого преобразователя частоты GH70 с промежуточным звеном постоянного тока номинальной мощностью 1000 кВт;
  2. Двух асинхронных двигателей M1 и M2 с короткозамкнутым ротором номинальной мощностью по 400 кВт (380/220 В, 100 Гц, 6000 об/мин), установленных на одном валу и используемых в качестве приводных (гонных) двигателей испытуемого синхронного генератора СГ;
  3. Двух установленных на одном валу машин постоянного тока ДПТ мощностью по 1000 кВт (440 В, 400/800 об/мин), одна из которых используется в качестве нагрузочного генератора испытуемого синхронного двигателя;
  4. Трёхфазного согласующего трансформатора ТС3 номинальной мощностью 1250 кВА (1200В / 380В, 50 Гц, напряжение короткого замыкания — 5,5 %, ток холостого хода — 0,26 %);
  5. Трёхфазного резисторного модуля GU2 номинальной мощностью около 950 кВт, используемого в составе нагрузочных устройств обоих типов испытуемых электрических машин;
  6. Трёхфазного индукционного регулятора напряжения Т3 номинальной мощностью 680 кВА (вход: 380/220 В, 50 Гц, 1960 А, выход: 0…650 В, 950 А, cosφ=0,8), используемого в качестве регулируемой индуктивности для создания реактивной нагрузки испытуемому синхронному генератору;
  7. Двух управляемых выпрямителей DSC800 и EA-PS 8160-170, используемых в качестве возбудителей машин постоянного тока и испытуемых синхронных машин.

Рис. 1 — Схема электрическая однолинейная

Значительная часть этого силового оборудования — преобразователь частоты, согласующий трансформатор и резисторный нагрузочный модуль — используются в схемах испытаний обоих типов электрических машин, что обеспечивается соответствующими переключениями силовой коммутационной аппаратуры. Поэтому одновременное проведение испытаний генератора и двигателя исключается, и при испытаниях одного типа электрической машины на месте установки машины другого типа могут производиться только некоторые подготовительные работы.

При испытаниях синхронного генератора СГ преобразователь частоты GH70, состоящий из двух параллельных модулей GH70.1 и GH70.2, преобразуя напряжение 3-фазной сети 380/220 В, 50 Гц, питает гонные двигатели M1 и M2 испытуемого генератора СГ. Плавным изменением величины и частоты напряжения от нуля до 100 Гц обеспечивается разгон генератора до номинальной скорости 6000 об/мин.

Для подключения нагрузки номинальное напряжение генератора 1200 В, 200 Гц понижается согласующим трансформатором ТС3 до уровня 380 В. К этому напряжению подключается 3-фазный резисторный нагрузочный модуль GU2, обеспечивающий ступенчатое регулирование активной нагрузки генератора от нуля до номинального значения.

Создание и плавное регулирование реактивной составляющей нагрузки генератора обеспечивается индукционным регулятором напряжения Т3, который тоже подключается ко вторичному напряжению согласующего трансформатора и работает при частоте 200 Гц в режиме короткого замыкания на его выходе.

Вследствие повышенной частоты напряжения сопротивление короткого замыкания регулятора значительно увеличивается и имеет резко выраженный индуктивный характер. Поэтому при номинальном значении выходного тока индукционного регулятора (тока короткого замыкания) его реактивная мощность оказывается близкой к величине, необходимой для обеспечения полной номинальной нагрузки генератора, т. е. номинального значения cosφ = 0,8 при номинальной активной мощности 790 кВт.

Для быстрой остановки генератора может использоваться управляемое торможение гонных двигателей путём рекуперации энергии в питающую сеть при понижении частоты напряжения на выходе преобразователя частоты и при сохранении возбуждения и нагрузки генератора. Менее быстрые способы остановки возможны либо рекуперативным торможением гонных двигателей при отключенной нагрузке генератора, либо динамическим торможением за счёт нагрузки генератора без участия преобразователя частоты. Самой продолжительной может быть остановка со свободным выбегом электромашинного агрегата.

При испытаниях синхронного двигателя СД2 его питание осуществляется от преобразователя частоты GH70 через согласующий трансформатор ТС3, который в этом случае включается в обратном направлении для повышения максимального выходного напряжение преобразователя 380 В до уровня номинального напряжения двигателя 1200 В.

Для создания и регулирования нагрузки на валу испытуемого двигателя одна из машин постоянного тока ДПТ подключается к двум фазам (секциям) резисторного нагрузочного модуля GU2.

Как и при испытании генератора, остановка испытуемого двигателя может осуществляться либо совместным торможением двигателя (рекуперативное торможение через преобразователь частоты) и нагрузочного генератора (динамическое торможение на резисторный модуль), либо каким-нибудь одним из этих способов, либо свободным выбегом.

Фотографии (процесс монтажа и наладки)