CN101187694A - 数字化电机试验站 - Google Patents

Abstract

数字化电机试验站，其包括被测电机MA和陪试电机MB的机座、工控总线(1)、电抗器(4)、主电源变压器(5)、电量传感器(7)、电机接线箱(8)、连轴器(9)、非电量传感器(10)、扭矩传感器(11)、数据总线(12)、自动化试验台(13)、励磁电源(14)，电抗器(4)的输出端电连接数字化电源(15)；数字化电源(15)设置有为扩容时使用的直流母线(2)和交流母线(3)，其直流输出端口直接与电量传感器(7)电连接，其交流输出端口与电量传感器(7)之间，串联正弦滤波器(6)；电量传感器(7)与电机接线箱(8)电连接，两组电机接线箱(8)分别与被测电机MA和陪试电机MB电连接。本发明对普通和变频电机都能够做各种试验，而且能够简单扩容。

Description

数字化电机试验站

                        技术领域

本发明涉及一种电机试验设备，特别是涉及一种能够一机实现对不同型号、规格和容量的普通和变频电机进行各种试验的数字化电机试验站。

                        背景技术

随着电机技术、电力电子技术突飞猛进的发展，变频技术的日益成熟，市场对变频电机的需求与日俱增，变频电机大量运用到各个领域，随着企业的生产能力不断提升，也就对各个企业的电机检试能力提出了更高的要求。在我国，电机制造企业采用传统机组+试验控制设备+计算机采集系统的方法来进行普通电机的试验，通过人工调整试验供电电源，手工给定采集指令来采集电参量，由计算机采集系统测量电机电压，电流，频率，功率，转速等参量，并实时处理各项采集到的数据。这种方式存在以下不足之处：(1)只能满足50Hz电机试验要求，短时超速最最多达60Hz，所以频率范围只能在60Hz以下，对变频电机试验无能为力；(2)容量有限，不能在原有设备上进行扩容，对于超出容量电机试，需要另行投资建设一套新的与之试验容量相匹配的试验站，给企业造成了非常大的浪费；(3)机组试验电源波形是不含谐波的正弦波，且降频后，发电机输出功率和电压大幅度降低，不能满足变频电机试验要求，系统通过变频电源来做变频电机的试验，又存在着新的问题，一方面变频电源不能满足电机试验的特殊要求，如短时升高电压试验和堵转试验等，也不能满足电机厂全范围产品的试验要求，例如50kW～5000kW功率范围，30V～10000V电压范围，基频可设定，频率、电压独立可调等等；(4)仍有大量工作需要人工完成，

                    发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种一机实现对不同型号、规格和容量的普通和变频电机进行各种试验的数字化电机试验站。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

包括被测电机MA和陪试电机MB的机座、工控总线、电抗器、主电源变压器、电量传感器、电机接线箱、连轴器、非电量传感器、小功率电机用的扭矩传感器、数据总线、自动化试验台、励磁电源，所述电抗器的输出端电连接数字化电源；所述数字化电源设置有为扩容时使用的直流母线和交流母线，其输出有直流输出和交流输出两组端口；其直流输出端口直接与电量传感器电连接，其交流输出端口与电量传感器之间，串联正弦滤波器；所述电量传感器与电机接线箱电连接，两组电机接线箱分别与被测电机MA和陪试电机MB电连接。

所述数字化电源的整流单元的输入端与交流母线电连接，输出端连接直流母线；直流母线上还连接有预充电单元、蓄能单元、斩波蓄能单元、制动单元和两组电源切换开关K1；所述制动单元电连接制动电阻；所述电源切换开关K1的两个输出分别电连接逆变器和直流斩波单元，两组逆变器和直流斩波单元之间设置扩容切换开关组K2；除制动电阻的其它单元和控制部件都与工控总线电连接。

所述自动化试验台的微机输入端连接工控总线和数据总线；微机配置外围设备和其它接口，通过电缆与手动控制器电连接。

所述手动控制器由机壳、印刷电路板、按钮和LCD组成，通过电缆与微机电连接。

所述手动控制器由微机锁定或解锁。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：对普通和变频电机都能够做各种试验，而且能够简单扩容，设备投资小，工作效率高。适用于电机制造企业和技术检测单位。

                    附图说明

图1为本发明一实施例的电气原理框图。

图2为图1的数字化电源的电气原理框图。

图3为图1的自动化试验台的电气原理框图。

图中：1-工控总线，2-直流母线，3-交流母线，4-电抗器，5-主电源变压器，6-正弦滤波器，7-电量传感器，8-电机接线箱，9-连轴器，10-非电量传感器，11-扭矩传感器，12-数据总线，13-自动化试验台，14-励磁电源，15-数字化电源，16-整流单元，17-预充电单元，18-蓄能单元，19-斩波蓄能单元，20-制动单元，21-制动电阻，22-直流斩波单元，23-逆变器，24-直流输出，25-交流输出，26-微机，27-控制电缆，28-手动控制器，29-外围设备和其它接口。

                    具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参照附图，本发明包括被测电机MA和陪试电机MB的机座、工控总线1、电抗器4、主电源变压器5、电量传感器7、电机接线箱8、连轴器9、非电量传感器10、扭矩传感器11、数据总线12、自动化试验台13、励磁电源14、

所述电抗器4的输出端电连接数字化电源15；所述数字化电源15设置有为扩容时使用的直流母线2和交流母线3，其输出有直流输出和交流输出两组端口；所述其直流输出端口直接与电量传感器7电连接，其交流输出端口与电量传感器7之间，串联正弦滤波器6；所述电量传感器7与电机接线箱8电连接，两组电机接线箱8分别与被测电机MA和陪试电机MB电连接。

参照附图2：所述数字化电源15的整流单元16的输入端与交流母线3电连接，输出端连接直流母线2；直流母线2上还连接有预充电单元17、蓄能单元18、斩波蓄能单元19、制动单元20和两组电源切换开关K1；所述制动单元20电连接制动电阻21；所述电源切换开关K1的两个输出分别电连接逆变器22和直流斩波单元23，两组逆变器22和直流斩波单元23之间设置扩容切换开关组K2；除制动电阻21的其它单元和控制部件都与工控总线1电连接。

所述数字化电源15能够输出变频的交流电源和直流电源，通过电源切换开关K1切换实现。所述数字化电源15能够自己翻倍扩容，通过扩容切换开关组K2切换实现。在自己扩容时，只有被测电机MA才有电源供电，陪试电机MB无电源供电。

参照附图3：所述自动化试验台13的微机26输入端连接工控总线1和数据总线12；微机26配置外围设备和其它接口29，通过电缆27与手动控制器28电连接。

所述手动控制器28由机壳、印刷电路板、按钮和LCD组成，通过电缆27与微机26电连接。手动控制器28为移动或者便携式，受微机26的控制。手动控制器28的LCD显示工况与试验进展简要情况，按钮设置有：工况选择、开始、暂停、继续、终止。试验正常完成后，手动控制器28自动被锁闭。

所述手动控制器28由微机26锁定或解锁。当微机26将试验的操作将给手动控制器28时，微机不能操作试验，但通过专门的软件可以监视试验的过程，接受和处理所有数据，并实时发出试验指令。

实施例：被测电机MA和陪试电机MB安装在各自的机座上，两电机用两个连轴器9机械连接，两连轴器9之间安装扭矩传感器11、两电机与各自的电机接线箱8电连接，引入主电源和励磁电源，测量噪音、振动等非电量传感器10安装固定在两电机附近。所述数字化电源15通过增加个数为本试验站扩充容量。数字化电源15设置有为扩容时使用的直流母线2和交流母线3，交流母线3顺序连接电抗器4、主电源变压器5后与电网电连接。数字化电源15设置有工控总线1的接口，与自动化试验台13的微机26电连接。数字化电源15的电源输出为可选择的交流或直流共两组。交流电源串接正弦滤波器6和电量传感器7后进入电机接线箱8，直流电源串接电量传感器7后进入电机接线箱8。

工作原理：

所有工况、试验流程在微机26上通过专门软件全部设定。根据试验项目要求设定被试电机试验参量，各测量系统测量被试/陪试电机的电参量，试验控制软件根据试验要求对数字电源进行闭环/开环控制，完成项目试验。

被测电机MA和陪试电机MB安装在各自的机座上，两电机用两个连轴器9机械连接。

试验台通电、启动微机26，一切准备就绪。选择微机26或者选择手动控制器28操作本次试验。以选定手动控制器28为例，此时微机不能操作。

通过工况按钮选择试验工况，工况不确定，开始按钮被锁定，工况选定后，按开始按钮，整个试验按照软件设定进行，如果试验中途发现问题需要暂定时，按暂停按钮试验暂停，解决问题后，按继续按钮，试验继续进行到结束。结束后手动控制器28自动被锁定。在这个试验过程中，微机26接受、处理数据，实时发出试验指令。所有数据全部保存在微机26的贮存单元中。通过外围设备和其它接口29可以实现数据打印、数据交换、远程访问等功能。

对于单台交流异步电机的热试验：

在传统的机组电机试验模式下，交流异步机单机作热试验，是通过把机组主电源及叠频变压器副电源的合成电源作为试验电源，而本发明的数字化电机试验站则是通过软件合成使数字化电源15输出一个以主电源和副电源的频率差为变化频率，电流的有效值等于电机额定电流；电压的有效值等于电机额定电压；转速等于电机额定转速的电源来实现。数字化电源15采用的是交—直—交逆变器，在被试电机处于发电状态时，它向电源回送的能量，势必造成母线电压发生波动，波动的频率是电动/发电状态转换的频率，也就是主副电源频率的差拍频率。在获得有效的电机工作状态后，设计了斩波储能装置，当电机工作在发电状态时将回馈能量存储，当电机工作在电动状态时将存储能量完全释放，这样储能装置利用率大大提高。这种方法减小母线电压的波动，起到了的稳压效果。并且使得为同样电机试验时，直流母线支撑电容容量为常规方法的1/5以下，大大地节约了成本和减小了设备的体积。

Claims (5)

1.一种数字化电机试验站，包括被测电机MA和陪试电机MB的机座、工控总线(1)、电抗器(4)、主电源变压器(5)、电量传感器(7)、电机接线箱(8)、连轴器(9)、非电量传感器(10)、扭矩传感器(11)、数据总线(12)、自动化试验台(13)、励磁电源(14)，其特征在于：所述电抗器(4)的输出端电连接数字化电源(15)；所述数字化电源(15)设置有为扩容时使用的直流母线(2)和交流母线(3)，其输出有直流输出和交流输出两组端口；其直流输出端口直接与电量传感器(7)电连接，其交流输出端口与电量传感器(7)之间，串联正弦滤波器(6)；所述电量传感器(7)与电机接线箱(8)电连接，两组电机接线箱(8)分别与被测电机MA和陪试电机MB电连接。

2.根据权利要求1所述的数字化电机试验站，其特征在于：所述数字化电源(15)的整流单元(16)的输入端与交流母线(3)电连接，输出端连接直流母线(2)；直流母线(2)上还连接有预充电单元(17)、蓄能单元(18)、斩波蓄能单元(19)、制动单元(20)和两组电源切换开关K1；所述制动单元(20)电连接制动电阻(21)；所述电源切换开关K1的两个输出分别电连接逆变器(22)和直流斩波单元(23)，两组逆变器(22)和直流斩波单元(23)之间设置扩容切换开关组K2；除制动电阻(21)的其它单元和控制部件都与工控总线(1)电连接。

3.根据权利要求1或2所述的数字化电机试验站，其特征在于：所述自动化试验台(13)的微机(26)输入端连接工控总线(1)和数据总线(12)；微机(26)配置外围设备和其它接口(29)，通过电缆(27)与手动控制器(28)电连接。

4.根据权利要求3所述的数字化电机试验站，其特征在于：所述手动控制器(28)由机壳、印刷电路板、按钮和LCD组成，通过电缆(27)与微机(26)电连接。

5.根据权利要求4所述的数字化电机试验站，其特征在于：所述手动控制器(28)由微机(26)锁定或解锁。

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