本文介紹了變頻異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)電源選型、變頻電量測(cè)試系統(tǒng)選型、試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及試驗(yàn)臺(tái)工作原理,重點(diǎn)分析了變頻異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控需要,并給出了測(cè)控系統(tǒng)配置清單。
一異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)?zāi)芰?/p>
本異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)建成后,可以滿足:
1、380V、690V、1140V、3kV、6kV、10kV三相異步電動(dòng)機(jī)的型式試驗(yàn)和出廠試驗(yàn);
2、普通異步電機(jī),變頻異步電機(jī),牽引異步電機(jī)的型式試驗(yàn)和出廠試驗(yàn);
3、試驗(yàn)最大容量為對(duì)拖2MVA、單機(jī)4MVA;
a、380V可滿足最小7.5kW,最大2MVA電機(jī)試驗(yàn)
b、690V、1140V、3kV、6kV、10kV可滿足最大4MVA電機(jī)試驗(yàn)
4、可按照下述五種方式運(yùn)行:
a、4個(gè)1MVA單機(jī)試驗(yàn)(支持疊頻試驗(yàn));
b、2個(gè)1MVA對(duì)拖試驗(yàn);
c、2個(gè)2MVA單機(jī)試驗(yàn)(支持疊頻試驗(yàn));
d、1個(gè)2MVA對(duì)拖試驗(yàn);
e、1個(gè)4MVA單機(jī)試驗(yàn)(支持疊頻試驗(yàn))。
二異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)依據(jù)
1、用戶要求
2、GB755-2008旋轉(zhuǎn)電機(jī)_定額和性能
3、GB755-2-2003旋轉(zhuǎn)電機(jī)(牽引電機(jī)除外)確定損耗
4、GB/T1032-2012三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法
5、GB/T22670-2008變頻器供電三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法
6、GB/T25123.2-2010 電力牽引 軌道機(jī)車(chē)車(chē)輛和公路車(chē)輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī) 第2部分:電子變流器供電的交流電動(dòng)機(jī)
三異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)項(xiàng)目
◆ 空載試驗(yàn):(自動(dòng)完成)
◆ 堵轉(zhuǎn)試驗(yàn):(人工輸入堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù),自動(dòng)完成)
◆ 低頻堵轉(zhuǎn)試驗(yàn):(人工輸入堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù),自動(dòng)完成)
◆ 負(fù)載試驗(yàn):(自動(dòng)完成)
◆ 效率的確定 :按照GB/T1032-2012規(guī)定的A、B、B1、E1、F1、G1、H法,共七種;(自動(dòng)完成)。
◆ 變頻器供電電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性測(cè)定:(自動(dòng)完成)
◆ 溫升試驗(yàn):
★直接負(fù)載法:對(duì)拖法(自動(dòng)完成)
★等效負(fù)載法:降低電壓負(fù)載法、降低電流負(fù)載法、定子疊頻法。(自動(dòng)完成)
◆ 最大轉(zhuǎn)矩的測(cè)定:(自動(dòng)完成)
◆ 最小轉(zhuǎn)矩的測(cè)定:(自動(dòng)完成)
◆ T-N曲線的測(cè)定:(自動(dòng)完成)包括:正向、反向曲線。加載時(shí),最低轉(zhuǎn)速應(yīng)<2%Ne。
◆ 過(guò)轉(zhuǎn)矩試驗(yàn):(自動(dòng)完成)
◆ 超速試驗(yàn):(自動(dòng)完成)
◆ 耐壓試驗(yàn):(買(mǎi)方自備耐壓設(shè)備,人工完成,手動(dòng)輸入)
◆ 短時(shí)升高電壓試驗(yàn):(自動(dòng)完成)
◆ 絕緣電阻的測(cè)定:(買(mǎi)方自備絕緣電阻儀,人工試驗(yàn)、手工輸入)
◆ 冷態(tài)直流電阻的測(cè)定:(買(mǎi)方自備直流電阻儀, 人工試驗(yàn)、手工輸入)
四異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1試驗(yàn)電源選型
異步電機(jī)的低頻堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)、超速試驗(yàn)、變頻器供電電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性測(cè)定、不同基準(zhǔn)頻率的變頻電機(jī)試驗(yàn)等需要試驗(yàn)電源提供不同頻率的輸出,為降低成本,減少電源噪聲,拓寬試驗(yàn)電源的頻率輸出范圍,本方案采用靜止電源——變頻電源(銀河電氣稱數(shù)字 電源)作為試驗(yàn)電源。
試驗(yàn)用的變頻電源不同于普通變頻器,主要區(qū)別如下:
a、可輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波,電源品質(zhì)滿足GB755和GB1032要求;
b、電壓、頻率獨(dú)立可調(diào),一般要求同時(shí)具備V/F模式和V/F分離模式,采用V/F模式(或矢量控制)啟動(dòng)后,可轉(zhuǎn)入V/F分離模式,獨(dú)立調(diào)節(jié)電壓和頻率;
c、可輸出疊頻波形,且主電源和副電源的電壓、頻率可獨(dú)立設(shè)置;
d、要求具備較強(qiáng)的制動(dòng)能力,滿足停機(jī)測(cè)電阻等試驗(yàn)的快速制動(dòng)要求,能夠抑制疊頻試驗(yàn)帶來(lái)的直流母線波動(dòng);
e、可通過(guò)并聯(lián)/解并提高電源利用率;
f、其它要求。
注:變頻電源一般采用PWM電源輸出加正弦波濾波器的方式實(shí)現(xiàn),正弦波濾波器會(huì)產(chǎn)生一定的壓降(一般額定電流時(shí)10%以內(nèi)),例如:690VPWM電源經(jīng)濾波器后大約只能輸出620V的正弦波電壓,不能滿足690V電機(jī)試驗(yàn)的需要。因此,選擇電源時(shí),應(yīng)考慮濾波器帶來(lái)的電壓降。
2不同電壓等級(jí)下的滿功率輸出
被試電機(jī)具有6種電壓等級(jí),相同容量,不同電壓等級(jí)的電機(jī),具有不同的額定電流,而變頻電源的最大輸出電流是固定的,與電壓等級(jí)無(wú)關(guān)。例如:690V/2MVA的變頻電源,最大輸出電流約1674A,該電源用于380V電機(jī)試驗(yàn)時(shí),最大輸出容量為1.732*380*1674≈1100,000W=1.1MVA,容量降低了近一半。
為了提高變頻電源的利用率,對(duì)于不同電壓等級(jí)的電機(jī)試驗(yàn),本方案在變頻電源之后加裝變壓器,對(duì)變頻電源的輸出電壓進(jìn)行變換。
試驗(yàn)站要求五種試驗(yàn)配置,不同試驗(yàn)配置通過(guò)變頻電源的并聯(lián)和解并實(shí)現(xiàn):
試驗(yàn)站共采用4臺(tái)變頻電源,每臺(tái)電源容量為1MVA,通過(guò)并聯(lián)和解并實(shí)現(xiàn)“一、試驗(yàn)?zāi)芰Α币蟮奈宸N運(yùn)行方式:
a、4個(gè)1MVA單機(jī)試驗(yàn)(支持疊頻試驗(yàn)):四臺(tái)變頻電源獨(dú)立運(yùn)行;
b、2個(gè)1MVA對(duì)拖試驗(yàn):四臺(tái)變頻電源獨(dú)立,分為兩組;
c、2個(gè)2MVA單機(jī)試驗(yàn)(支持疊頻試驗(yàn));四臺(tái)1MVA變頻電源兩兩并聯(lián),變換為兩臺(tái)2MVA變頻電源,獨(dú)立控制;
d、1個(gè)2MVA對(duì)拖試驗(yàn);四臺(tái)1MVA變頻電源兩兩并聯(lián),變換為兩臺(tái)2MVA變頻電源,協(xié)調(diào)控制;
e、1個(gè)4MVA單機(jī)試驗(yàn)(支持疊頻試驗(yàn)):四臺(tái)變頻電源全部并聯(lián),變換為一臺(tái)4MVA變頻電源。
由于單臺(tái)電源容量為1MVA,考慮到1MVA變頻電源中,690V電壓等級(jí)技術(shù)較成熟,性價(jià)比較高,本試驗(yàn)站采用4臺(tái)690V/1MVA的變頻電源。輸出采用變壓器進(jìn)行電壓變換,變壓器輸出為三繞組,通過(guò)星三角變換得到380V、690V、1140V、3kV、6kV和10kV六種電壓輸出。
注1:設(shè)計(jì)變壓器變比時(shí),需考慮最高等級(jí)電壓應(yīng)為電機(jī)最高額定電壓的1.3倍,以滿足過(guò)電壓試驗(yàn)的需要。其它電壓等級(jí)的電機(jī)過(guò)電壓試驗(yàn)可采用高一等級(jí)的繞組輸出。
注2:設(shè)計(jì)變壓器變比時(shí),輸入側(cè)需考慮正弦波濾波器帶來(lái)的電壓降。
3寬范圍內(nèi)的高精度測(cè)量
異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的電壓等級(jí)不同、功率不同、試驗(yàn)項(xiàng)目不同,被測(cè)電參量的范圍不同。
380V/7.5kW電機(jī)的空載試驗(yàn)時(shí),電流最小,約5A。
380V滿容量輸出(4MVA)時(shí),電流最大,約6000A。
380V/7.5kW低頻堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)和變頻電機(jī)負(fù)載特性試驗(yàn)時(shí),最低電壓可達(dá)30V以下,按20V計(jì)算。
10kV電機(jī)的最高試驗(yàn)電壓約13kV。
大功率電機(jī)空載的功率因數(shù)可低至0.05以下,按0.05計(jì)算。
變頻電機(jī)負(fù)載特性試驗(yàn)要求最低頻率為3Hz或更低,額定頻率50Hz的變頻電機(jī)負(fù)載特性試驗(yàn)最高試驗(yàn)頻率為100Hz,考慮到不同基準(zhǔn)頻率電機(jī)的試驗(yàn)需要,測(cè)試系統(tǒng)的能夠準(zhǔn)確測(cè)量的頻率范圍至少應(yīng)滿足3~200Hz,本方案0.1Hz~400Hz考慮。即試驗(yàn)站測(cè)試系統(tǒng)要求電壓在20V~13kV范圍內(nèi),電流在5A~3000A范圍內(nèi),頻率在0.1Hz~400Hz范圍內(nèi),功率因數(shù)在0.05~1范圍內(nèi)均能準(zhǔn)確測(cè)量。
AnyWay變頻功率分析儀的寬范圍內(nèi)的高精度測(cè)量的特點(diǎn)符合異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)電參量測(cè)試系統(tǒng)的要求。但是,單臺(tái)功率單元——SP系列變頻功率傳感器仍不能滿足電壓、電流測(cè)量范圍的要求。為此,將試驗(yàn)測(cè)試回路分為高壓和低壓兩部分,380V、690V、1140V回路作為低壓回路,3kV、6kV、10kV回路作為高壓回路,采用兩組WP4000變頻功率分析儀對(duì)試驗(yàn)的電參量進(jìn)行測(cè)試。此外,與變頻電源的并聯(lián)解并配合,SP系列變頻功率傳感器同樣進(jìn)行并聯(lián)和解并,一方面可以減小傳感器的額定電流,降低成本,另一方面還可以利用并聯(lián)解并拓寬電流測(cè)試范圍。WP4000變頻功率分析儀及SP變頻功率傳感器配置如下:
a、高壓回路:SP103201C 12臺(tái)(每臺(tái)電源輸出連接3臺(tái)),WP4000變頻功率分析儀2臺(tái)
b、低壓回路:SP112102B 12臺(tái)(每臺(tái)電源輸出連接3臺(tái)),WP4000變頻功率分析儀2臺(tái)
SP系列變頻功率傳感器的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1,異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)保證精度的測(cè)試范圍見(jiàn)表2。
表1、SP系列變頻功率傳感器主要技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目 | 配置 | 項(xiàng)目 |
電壓測(cè)量精度 |
B型:0.1%rd C型:0.2%rd |
幅值: 0.5%~100% UN; 基波頻率:DC,0.1Hz~400Hz |
電流測(cè)量精度 |
B型:0.1%rd C型:0.2%rd |
幅值: 1%~200% IN; 基波頻率:DC,0.1Hz~400Hz |
功率測(cè)量精度 |
B型:0.1%rd C型:0.2%rd |
電壓、電流滿量程,功率因數(shù)=1,基波頻率:45~66Hz |
功率測(cè)量精度 |
B型:0.2%rd C型:0.5%rd |
功率因數(shù):0.2~1,基波頻率:DC,0.1~400Hz |
功率測(cè)量精度 |
B型:0.5%rd C型:0.1%rd |
功率因數(shù):0.2~1,基波頻率:DC,0.1~400Hz |
頻率測(cè)量精度 |
0.02%rd |
0.1~1500Hz |
電壓過(guò)載時(shí)間 |
10min |
U<1.5UN |
電流過(guò)載時(shí)間 |
3min |
I<2IN |
隔離電壓 |
2UN+1kV |
50/60Hz,1min |
表2、異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)保證精度的測(cè)試范圍
項(xiàng)目 |
高壓回路 |
低壓回路 |
最低測(cè)試電壓 |
75V |
9V |
額定最高測(cè)試電壓 |
10kV |
1140V |
短時(shí)最高測(cè)試電壓 |
15kV |
1700V |
最小測(cè)試電流 |
7.5A |
5A* |
額定最大電流(四臺(tái)并聯(lián)) |
800A |
4000A* |
短時(shí)最大電流(四臺(tái)并聯(lián)) |
1600A |
8000A* |
注1:SP112102B滿足讀數(shù)的0.1%的最小電流為10A,5A時(shí)精度由于0.2%,仍能滿足GB1032對(duì)電參量測(cè)量精度的最高要求。
注2:690V電機(jī)試驗(yàn)時(shí),最大容量為4MVA,最大輸出電流約3300A。
注3:690V電機(jī)短路試驗(yàn)時(shí),可用380V繞組輸出,最大輸出電流約6000A。
4前電磁兼容
a、異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)主電量測(cè)試采用WP4000變頻功率分析儀,其它輔助參量如溫度、轉(zhuǎn)速、扭矩、流量等測(cè)試采用DMC300分布式測(cè)控系統(tǒng)的DM系列測(cè)量子站,均為前端數(shù)字化產(chǎn)品,測(cè)量前端可承受IEC4級(jí)電磁干擾,輸出采用光纖傳輸,可以完全避免傳輸環(huán)節(jié)的損耗與干擾。適合復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測(cè)量。
b、異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)變頻電源采用24脈整流,輸入安裝必要的電抗器等濾波裝置,可將電網(wǎng)測(cè)電流波形畸變率控制在4%以內(nèi),符合公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)。
c、異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)變頻器等設(shè)備的通訊均采用RS485/光纖轉(zhuǎn)換器等裝置轉(zhuǎn)換為光纖通訊,通訊不受電磁干擾的影響。
五異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)原理
圖1、 異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)工作原理
六異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的操作臺(tái)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)臺(tái)主要由4臺(tái)WP4000變頻功率分析儀,4臺(tái)試驗(yàn)操作計(jì)算機(jī),1臺(tái)服務(wù)器,DMC300分布式測(cè)控系統(tǒng)及少量的急停按鈕等構(gòu)成。
WP4000變頻功率分析儀、DMC300分布式測(cè)控系統(tǒng)與服務(wù)器相連,所有計(jì)算機(jī)與服務(wù)器通過(guò)局域網(wǎng)相連。
根據(jù)試驗(yàn)?zāi)J降牟煌?,試?yàn)站可分為1、2、4個(gè)試驗(yàn)臺(tái)位,每臺(tái)操作計(jì)算機(jī)安裝銀河電氣研制的電機(jī)試驗(yàn)測(cè)控報(bào)表軟件,任意一臺(tái)操作計(jì)算機(jī)可通過(guò)服務(wù)器中轉(zhuǎn)對(duì)任意一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)位進(jìn)行操控,試驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本機(jī),并定時(shí)發(fā)往服務(wù)器備份??稍诿颗_(tái)操作計(jì)算機(jī)上自動(dòng)出具報(bào)表,也可在服務(wù)器上對(duì)試驗(yàn)站的所有臺(tái)位的所有試驗(yàn)進(jìn)行綜合管理及分析。
服務(wù)器安裝有電源管理及數(shù)據(jù)管理軟件,根據(jù)需要對(duì)4臺(tái)變頻電源并聯(lián)及解并控制,對(duì)來(lái)自4臺(tái)WP4000變頻功率分析儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行并聯(lián)和解并的關(guān)聯(lián)運(yùn)算。
服務(wù)器安裝有錄波及回放軟件,記錄試驗(yàn)的全過(guò)程狀態(tài)機(jī)數(shù)據(jù),試驗(yàn)結(jié)束后可采用回放方式在線整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程,即便是試驗(yàn)過(guò)程沒(méi)有按要求記錄數(shù)據(jù),也可試驗(yàn)后在回放過(guò)程中重新獲取數(shù)據(jù),不必?fù)?dān)心錯(cuò)過(guò)任何一個(gè)細(xì)節(jié),避免重復(fù)試驗(yàn),節(jié)約時(shí)間,節(jié)約電費(fèi),減少設(shè)備損耗。
圖2、異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的操作臺(tái)
七異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的主要設(shè)備
表3、異步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)主要測(cè)控設(shè)備清單
序號(hào) |
測(cè)控點(diǎn) |
設(shè)備 |
型號(hào) |
數(shù)量 |
備注 |
1 |
SP1、SP3、SP5、SP7 |
變頻功率傳感器 |
SP112102B |
12臺(tái) |
兼容380V/690V/1140V |
2 |
SP2、SP4、SP6、SP8 |
變頻功率傳感器 |
SP103201C |
12臺(tái) |
兼容3kV/6kV/10kV |
3 |
SP1、SP3、SP5、SP7 |
變頻功率分析儀 |
WP4000 |
2臺(tái) |
6個(gè)功率單元接口 |
4 |
SP2、SP4、SP6、SP8 |
變頻功率分析儀 |
WP4000 |
2臺(tái) |
6個(gè)功率單元接口 |
5 |
輔助參量測(cè)控 |
分布式測(cè)控系統(tǒng) |
DMC300 |
1套 |
|
相關(guān)文章
熱門(mén)文章
標(biāo)簽