異步電動(dòng)機試驗臺系統的方案及研制

摘要：介紹一種電封閉節能型異步電動(dòng)機試驗臺系統，著(zhù)重介紹了系統組成、工作原理、特點(diǎn)及其節能效果等。

關(guān)鍵詞：電封閉節能異步電動(dòng)機試驗臺系統

中圖法分類(lèi)號：TM34文獻標識碼：A文章編號：02192713(2000)0946402

1引言

異步電動(dòng)機具有結構簡(jiǎn)單，制造、使用、維護方便，運行可靠、重量較輕及成本較低等優(yōu)點(diǎn)，所以它在各種電動(dòng)機中應用最廣，需求量最大。在各種電氣傳動(dòng)中有90%左右采用異步電動(dòng)機驅動(dòng)，在電網(wǎng)總負載中，異步電動(dòng)機占60%左右。為了適應各種機械設備的配套要求，異步電動(dòng)機的系列、品種、規格繁多。隨著(zhù)各種新規格異步電動(dòng)機的不斷出現，電機的設計、生產(chǎn)單位對異步電動(dòng)機的性能試驗設備也提出了更高要求。本文所介紹的異步電動(dòng)機試驗設備是采用電封閉回饋法對異步電機在各種不同頻率、不同負載情況下對電機的效率、轉矩、溫升等參數進(jìn)行測試。由于這種電封閉回饋法只需要補償試驗機組的損耗，因此這種試驗設備節省電能，與傳統的機械負載、水力測功負載、電阻能耗負載相比節能效果達50%～80%，是一種理想的異步電動(dòng)機試驗設備。

2系統組成

系統組成框圖如圖1所示。

(1)主機系統主要由兩臺400kWZ4系列直流電機M1及M6，兩臺480kW同步發(fā)電機M2及M5(發(fā)電機輸出電壓的最高頻率為60Hz)和兩臺異步電動(dòng)機M3及M4(一臺為被試電機，另一臺為陪試電機)組成。直流電機M1與同步發(fā)電機M2，異步電機M3與M4，直流電機M6與同步發(fā)電機M5分別通過(guò)法蘭盤(pán)軸連接。

(2)電源控制系統，主要由交流進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)DW15，交流進(jìn)線(xiàn)電抗器L，直流電機調速系統SCR1，兩臺直流電機的勵磁系統SCR2、SCR5(獨立弱磁系統)，兩臺同步發(fā)電機的勵磁系統SCR3、SCR4及繼電操作回路等組成。

(3)電機試驗測量用各種電壓表、電流表、功率表、頻率表、溫度計、熱電偶、轉矩儀等。有條件的用戶(hù)還可以配置一臺工業(yè)控制計算機及一臺打印機，在電機試驗過(guò)程中進(jìn)行各種數據的采樣、計算、存貯，并打印出各種數據表格及特性曲線(xiàn)。

3系統工作原理

通過(guò)晶閘管調速裝置SCR1調節直流電動(dòng)機M1的轉速改變同步發(fā)電機M2的輸出電壓的頻率，調節同步發(fā)電機的勵磁電流的強弱可以改變其輸出電壓的大小，調節直流電機M1或M6的勵磁電流的強弱

圖1系統組成框圖

可以使其中勵磁電流較弱的一臺工作于電動(dòng)機狀態(tài)，而勵磁電流較強的一臺工作于發(fā)電機狀態(tài)，則這兩臺直流電機的電樞間形成電壓差而有電流通過(guò)，電壓差越大電流就越大，這樣工作于發(fā)電機狀態(tài)的直流電機電樞中的能量就饋送到工作于電動(dòng)機狀態(tài)的一臺直流電機的電樞中去，以實(shí)現電封閉能量的回饋。如果使M1工作于電動(dòng)機狀態(tài)，M6工作于發(fā)電機狀態(tài)，則M2工作于發(fā)電機狀態(tài)，此時(shí)M3為被試電機，M4為陪試電機。反之，如果使M6工作于電動(dòng)機狀態(tài)，M1工作于發(fā)電機狀態(tài)，則M4為被試電機，M3為陪試電機。所以本試驗臺系統為可逆雙向運行制，從而可以很方便地一次實(shí)現兩臺異步電動(dòng)機的性能參數試驗，減少了電氣聯(lián)接與機械連接的次數，有效地提高了工作效率。在試驗過(guò)程中被試電機與陪試電機應為同型號、同參數的異步電動(dòng)機。

4系統特點(diǎn)

試驗臺系統的電源控制部分采用功率單元結構形式，控制系統為國際流行的一塊大板結構，控制電路實(shí)現了集成化、數字化。整個(gè)系統的繼電控制采用了一臺小型PLC(ProgrammableLogicController)，具有故障自診斷與保護功能，繼電操作與整機保護功能完善。直流電機調速部分采用速度、電流、電壓三環(huán)控制系統。通過(guò)與直流電機同軸相連接的光電編碼器輸出的數字信號作為速度反饋信號以保證整機的調速精度，從而保證了同步發(fā)電機輸出電壓的頻率精度達到異步電機試驗所要求的電源頻率的精度要求。增加電壓內環(huán)是為了保證系統在低速段運行的穩定性，從而保證了低頻段的頻率精度，為交流變頻電機的試驗創(chuàng )造了良好的試驗條件。

5結論

本試驗臺系統的調試、使用方便，改變頻率容易，加載平穩、連續，可以對400kW以下各種型號的異步電動(dòng)機進(jìn)行輕載或滿(mǎn)載試驗，并且具有明顯的節能效果。經(jīng)過(guò)3年多的現場(chǎng)實(shí)際運行，取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。隨著(zhù)我國的改革開(kāi)放，許多電機生產(chǎn)廠(chǎng)已經(jīng)將目光瞄準于國際市場(chǎng)，而國外許多國家的電網(wǎng)頻率為60Hz，這樣也就要求出口的電機額定工作頻率與國外的電網(wǎng)頻率相同。而我國的電網(wǎng)頻率為50Hz，所以很多電機生產(chǎn)廠(chǎng)原有的試驗臺系統已不能勝任新的要求，而這套試驗系統就可以很方便地對額定頻率為60Hz的異步電機或變頻電機的性能參數進(jìn)行測試。

如果將本套系統的直流電機M1與M6之間的機組用一組軸對軸連接的同型號齒輪箱來(lái)替代，就可組成一臺機械傳動(dòng)產(chǎn)品性能試驗臺，可以方便地對齒輪箱進(jìn)行加載試驗，測試其在各種負載下的溫升、噪音、轉矩等參數。因此本套試驗系統有著(zhù)廣泛的應用前景。