电机型式试验站技术方案比较.docx
- 文档编号:26823301
- 上传时间:2023-06-23
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:140.58KB
电机型式试验站技术方案比较.docx
《电机型式试验站技术方案比较.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电机型式试验站技术方案比较.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电机型式试验站技术方案比较
附件四:
电机型式试验站技术方案比较
作者:
天津市升阳电子科技有限公司总经理耿洪奎
随着电机产业的飞速发展,电机型式试验站的建设,被许多政府部门(技术监督局、进出口商检局)和生产厂家提上了议事日程。
建设型式试验站的技术方案的多样化,使得许多用户无从选择。
为此,本文对现在传统的技术方案,和采用电子技术的最新方案进行了论证和比较,供有关同志设计和建立电机试验站时参考。
电机的型式试验,不仅需要高精度的测量仪表,而且需要能够给电动机加载的负载设备,以及正弦波失真度<2%的供电电源。
一.传统的电机试验站技术方案
1.直流电机负载法(原理图见图1)是采用直流电动机作为被试交流电机的负载。
由于直流电机与交流电机中心高及转速均不相同,不仅要配备几台不同规格的直流电机,而且被试电机的输出轴功率全部白白浪费了。
直流电机负载法工作原理是:
380V进线,通过电源控制柜分出两路,一路输出连接三相调压器的上口,另一路连接到整流及励磁控制柜。
测量控制柜负责切换电流互感器的变比,为二次测量仪表提供测试信号。
控制台的计算机负责自动控制,以及自动采集数据。
由GC2464微处理器多功能数字功率计测量三相电压、电流、功率、频率和cosψ。
由GC9100电机参数测试仪测量冷热态直流电阻、转速、堵转转矩和6路温度。
由GC9300微处理器转速转矩仪测量动态转矩。
直流电机负载法的缺点:
(1)浪费能源;
(2)与被试机中心高不同,对轴不方便;
(3)不能做60Hz出口电机的负载试验;
优点:
造价较低。
2.能耗制动法
磁粉制动器法或电涡流制动器法,均属于能耗制动法(原理图见图2)。
由于被试电机的中心高与制动器的中心高不一样,同样存在对轴不方便的问题,而且使用时间长了以后,由于磁粉制动器存在失磁的问题,造成制动力减小,负载不稳定。
能耗制动法的缺点:
(1)浪费能源;
(2)对轴不方便;
(3)不能做60Hz出口电机的负载试验;
(4)对2极电机还需要机械减速装置;
优点:
造价低。
3.变频发电机组回馈法
由4台电机组成一个双向的发电机组(原理图见图3),既可以发出正弦波三相电作为三相电源使用,也可以通过调节发电机组,作为负载机使用,把负载电机发出的电回馈电网,节约了能源,该方法在电机行业使用比较广泛。
该方法与前两种方法比较,具有节能的优点,但是节能的效率较低,由4台电机组成的机组,本身的效率很难达到50%以上(4台电机发热损耗等),仍然有一半左右的能源浪费掉了。
另外,由于机组造价较高,不可能配备各种规格的机组。
所以大马拉小车的情况是普遍存在的,由此节电效率更加低下。
因此该方法只是负载调节方便了,而节电的效果不很理想。
有的电机厂家,为了解决60Hz出口电机的测试问题,配备了两套发电机组,不仅造价高,占地大、噪音大,而且其复杂程度可想而知。
变频发电机组回馈法的缺点:
(1)造价高,占地大,噪音大;
(2)只配备一套机组时,不能做60Hz电机的试验;
优点:
(1)比较节能
(2)电机对轴方便
我们通过对传统的电机试验室方案的分析,可以看出存在的问题还是比较突出的,主要集中在能耗高、造价高、使用不方便等问题上。
二.采用最新电子技术的电机试验室方案
(一)GC4000电子内回馈变频电源简介
随着微机技术及电力电子技术的进步,研制新一代的电子式电机试验电源成为可能。
天津市升阳电子科技有限公司(原天津正大电子公司),在国内率先推出了电子内回馈变频电源。
该电源集被试电机正弦波电源(失真度<2%〉和陪试电机电源于一身。
该技术开创了电机试验电源领域的新纪元,是电机试验电源的一次革命。
该电源最大的特点是电功率回馈的方式是在电源内部进行的,并不回馈电网,也不采用负载消耗,因此可以节能(回收轴功率)70%以上。
该电源的基本工作原理是:
把市电整流为直流电,再经过逆变单元,变为正弦波,经过滤波,变压器隔离产生纯正的正弦波(失真度<2%),频率范围47~63HZ。
回馈部分为一个智能控制双向逆变同步整流单元,当陪试电机工作在第四象限时(发电状态),经DSP采用特殊算法控制该单元把交流电整流为直流电,回馈到直流母线(因为是直流回馈,对电网无污染)。
使用时只需要两台相同型号的异步电机对拖即可。
GC4000电子内回馈变频电源的原理框图见图4。
该电源的优点:
1.节能70%以上;
2.占地小,无噪音;
3.频率可调,不仅可以做50Hz电机的负载试验,也可以做60Hz电机的负载试验;
4.使用方便,负载可以锁定,没有漂移;
5.可以为单相电机供电。
做单相电机的型式试验。
6.安装调试简单。
下面以100KVA电子内回馈变频电源为例,介绍一下该电源的主要技术指标。
1.被试电机电源部分
(1)输出电压:
50~460V连续可调
(2)输出频率:
47.5~62.5Hz连续可调
(3)输出功率:
100KVA
(4)输出额定电流:
125A
(5)短时过载电流:
137A
(6)正弦波电压失真度〈0.2%
(7)电压调整率:
空载时〈0.1%
满载时〈5%
(8)负载调整率〈0.5%
(9)输入电压:
380V±5%
(10)设置成单相输出时,
①输出电压:
30~230V连续可调
②输出频率:
47.5~62.5Hz连续可调
③输出功率:
43KVA
④输出额定电流:
187A
⑤短时过载电流:
215A
其他技术指标同上。
2.陪试电机电源部分
(1)输出电压:
50~380V
(2)输出频率:
-20Hz~62.5Hz,连续可调
(3)输出功率:
100KVA
做单相电机试验时,也采用三相电机作陪试电机。
(二)采用GC4000电子内回馈变频电源的试验室方案。
1.工作原理(原理图见图5)
380V的工频供电电源,经过电源控制柜分出两路电源:
第1路输出,接入调压器的上口,经调压后进入测量控制柜。
第2路输出,接入GC4000电子内回馈变频电源的上口,作为变频电源的供电电源。
GC4000电子内回馈变频电源,输出2路电机试验电源。
第1路,被试电机的正弦波电源,接入测量控制柜。
第2路,PWM变频电源,直接接入陪试电机。
测量控制柜的功能是切换电流互感器的变比,为测量仪表提供测试信号。
调压器是为了做(50Hz)电机堵转试验时,尽量接近额定电压而设置的。
如果不用调压器,则需要增大GC4000电子内回馈变频电源的容量,这样造价会高许多。
控制台计算机,控制GC2464微处理器多功能数字功率计测量交流电压、电流、功率、频率、cosψ;控制GC9100电机参数测试仪测量电阻、六路温度、转速、和堵转转矩。
控制GC9300微处理器转速转矩仪测量动态转矩和转速,以及完成T-N曲线的测量;计算机进行数据处理,打印试验曲线及试验报告。
2.试验项目
按该方案组成的电机试验室可以完成50Hz及60Hz电机的型式试验,也可以做单相电机的型式试验。
可完成的试验项目如下:
(1)温升试验
(2)负载试验
(3)空载试验
(4)堵转试验
(5)T-N曲线试验
3.采用不同试验方法时,陪试电机的选择
(1)采用损耗分析法
同型号电机对拖、加载。
当采用损耗分析法时,选用2台同型号的电机(中心高相等,对轴比较容易)对轴。
一台做被试电机,一台做陪试电机。
当然采用不同规格的电机也是可以的(注意电机的级数必须相同)。
中心高不同对轴不方便。
(2)采用输入输出法
陪试电机采用与被试电机同级数的电机(也可以是同型号同功率的电机)。
电机的功率要≥被试电机,由于有传感器的存在,对轴比较麻烦。
(3)T-N曲线的测试
GC4000系列电子内回馈变频电源,做T-N曲线非常方便,一个电位器就可以调节整个的T-N曲线的过程。
采用2台同型号的电机对拖。
通过对以上陪试电机的选择不难看出,该系统的操作比较简单,电机的生产厂家提供两台同型号的电机是比较容易的。
三.几种方案的性能比较
GC4000电源
直流电机
能耗制动
变频机组
能源消耗
节能
耗能
耗能
节能较少
负载对轴
方便
不方便
不方便
方便
60Hz电机试验
可以
不可以
不可以
不可以
设备造价
适中
较低
低
高
占地面积
小
较大
适中
大
噪音
无
较大
较小
大
四.试验站选型方案例
设计要求:
被试电机:
三相:
200W~75KW
单相:
100W~10KW
电机频率:
50Hz、60Hz
试验项目:
空载试验、负载试验、温升试验、堵转试验、T-N曲线测试(10KW以下)
以下的方案在设计时,由于测试仪表、测量控制柜、计算机控制台等都是相同的,所以略掉了以上部分。
方案中只是设计了被试电机的电源及加载设备。
(一)能耗制动方案的设备及价格
方案1:
只做50Hz电机的型式试验
1.被试电机电源采用市电供电,1000KVA调压器1台,16万元;
2.陪试电机采用电涡流制动器,需要3台
15KW~75KW1台价格:
2.2万元
1.5KW~15KW1台价格:
0.35万元
200W~1.5KW1台价格:
0.15万元
电涡流制动器控制单元1台价格:
0.2万元
总计:
19万元
方案2:
可以做60Hz电机的型式试验的设备价格
1.为给被试电机供电,需增加100KW发电机组1套,30万元
2.制动器与方案1相同。
总价:
49万元
方案2的优点在于做50Hz电机试验时,可以用发电机组作为负载机使用,把能量回馈电网。
(二)直流电机负载法的设备及价格
方案1:
只做50Hz电机的型式试验
1.被试电机采用调压器,100KVA,价格16万元
2.陪试电机采用直流电机,需要3台
90KW直流机,1台,价格3万元
20KW直流机,1台,价格1.4万元
2.2KW直流机,1台,价格0.7万元
3.直流电机整流柜,价格2万元
4.电阻箱,价格0.5万元
总计:
23.6万元
方案2:
可以做60Hz电机的型式试验的设备及价格
1.为给被试电机供电,需增加100KW发电机组1套,30万元
2.其他设备与方案1相同。
总价:
53.6万元
(三)变频机组回馈法的设备及价格
方案1:
只做50Hz电机型式试验
1.被试电机采用调压器,100KVA,价格16万元
2.发电机组,100KW,1套,价格30万元
总计:
46万元
方案2:
可以做60Hz电机的型式试验的设备及价格
1.另加发电机组1套,价格30万元。
2.其他设备与方案1相同。
总计:
76万元
(四)采用GC4000电子内回馈变频电源的设备及价格(可做50Haz和60Hz电机的型式试验)
1.GC4000电子内回馈变频电源1台,价格21.36万元
2.100KVA调压器1台,价格16万元
总计:
37.36万元
(五)以上四种方法的价格对比列表如下
只做50Hz电机的型式试验
可以做50Hz和60Hz电机的型式试验
能耗制动法
19万元
49万元
直流电机负载法
23.6万元
53.6万元
变频机组回馈法
46万元
76万元
GC4000电子内回馈变频电源法
37.36万元
37.36万元
测试系统的价格,根据配置的不同,一般在8~15万元之间。
通过以上的对比,我们可以发现,采用GC4000电子内回馈变频电源的电机试验室方案,是比较好的方案。
该方案不仅节能,符合国家的产业政策,而且价格适中,技术先进,是电机试验电源的一次技术上的飞跃。
该电源已经在国内十几个厂家投入使用,取得了非常好的效果。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电机 型式 试验 技术 方案 比较