異步電動機試驗臺系統(tǒng)的研制

摘要：介紹一種電封閉節(jié)能型異步電動機試驗臺系統(tǒng)，著重介紹了系統(tǒng)組成、工作原理、特點及其節(jié)能效果等。

關(guān)鍵詞：電封閉節(jié)能異步電動機試驗臺系統(tǒng)

中圖法分類號：TM34文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：02192713(2000)0946402

　　1引言

異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用、維護(hù)方便，運行可靠、重量較輕及成本較低等優(yōu)點，所以它在各種電動機中應(yīng)用最廣，需求量最大。在各種電氣傳動中有90％左右采用異步電動機驅(qū)動，在電網(wǎng)總負(fù)載中，異步電動機占60％左右。為了適應(yīng)各種機械設(shè)備的配套要求，異步電動機的系列、品種、規(guī)格繁多。隨著各種新規(guī)格異步電動機的不斷出現(xiàn)，電機的設(shè)計、生產(chǎn)單位對異步電動機的性能試驗設(shè)備也提出了更高要求。本文所介紹的異步電動機試驗設(shè)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(fù)載情況下對電機的效率、轉(zhuǎn)矩、溫升等參數(shù)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(shè)備節(jié)省電能，與傳統(tǒng)的機械負(fù)載、水力測功負(fù)載、電阻能耗負(fù)載相比節(jié)能效果達(dá)50％～80％，是一種理想的異步電動機試驗設(shè)備。

2系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

（1）主機系統(tǒng)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分別通過法蘭盤軸連接。

（2）電源控制系統(tǒng)，主要由交流進(jìn)線開關(guān)DW15，交流進(jìn)線電抗器L，直流電機調(diào)速系統(tǒng)SCR1，兩臺直流電機的勵磁系統(tǒng)SCR2、SCR5（獨立弱磁系統(tǒng)），兩臺同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)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(zhuǎn)矩儀等。有條件的用戶還可以配置一臺工業(yè)控制計算機及一臺打印機，在電機試驗過程中進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的采樣、計算、存貯，并打印出各種數(shù)據(jù)表格及特性曲線。

3系統(tǒng)工作原理

通過晶閘管調(diào)速裝置SCR1調(diào)節(jié)直流電動機M1的轉(zhuǎn)速改變同步發(fā)電機M2的輸出電壓的頻率，調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)直流電機M1或M6的勵磁電流的強弱

圖1系統(tǒng)組成框圖

可以使其中勵磁電流較弱的一臺工作于電動機狀態(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，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機狀態(tài)的一臺直流電機的電樞中去，以實現(xiàn)電封閉能量的回饋。如果使M1工作于電動機狀態(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M3為被試電機，M4為陪試電機。反之，如果使M6工作于電動機狀態(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(tǒng)為可逆雙向運行制，從而可以很方便地一次實現(xiàn)兩臺異步電動機的性能參數(shù)試驗，減少了電氣聯(lián)接與機械連接的次數(shù)，有效地提高了工作效率。在試驗過程中被試電機與陪試電機應(yīng)為同型號、同參數(shù)的異步電動機。

4系統(tǒng)特點

試驗臺系統(tǒng)的電源控制部分采用功率單元結(jié)構(gòu)形式，控制系統(tǒng)為國際流行的一塊大板結(jié)構(gòu)，控制電路實現(xiàn)了集成化、數(shù)字化。整個系統(tǒng)的繼電控制采用了一臺小型PLC（ProgrammableLogicController），具有故障自診斷與保護(hù)功能，繼電操作與整機保護(hù)功能完善。直流電機調(diào)速部分采用速度、電流、電壓三環(huán)控制系統(tǒng)。通過與直流電機同軸相連接的光電編碼器輸出的數(shù)字信號作為速度反饋信號以保證整機的調(diào)速精度，從而保證了同步發(fā)電機輸出電壓的頻率精度達(dá)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(nèi)環(huán)是為了保證系統(tǒng)在低速段運行的穩(wěn)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(jié)論

本試驗臺系統(tǒng)的調(diào)試、使用方便，改變頻率容易，加載平穩(wěn)、連續(xù)，可以對400kW以下各種型號的異步電動機進(jìn)行輕載或滿載試驗，并且具有明顯的節(jié)能效果。經(jīng)過3年多的現(xiàn)場實際運行，取得了顯著的經(jīng)濟效益。隨著我國的改革開放，許多電機生產(chǎn)廠已經(jīng)將目光瞄準(zhǔn)于國際市場，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)廠原有的試驗臺系統(tǒng)已不能勝任新的要求，而這套試驗系統(tǒng)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(shù)進(jìn)行測試。

如果將本套系統(tǒng)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替代，就可組成一臺機械傳動產(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(fù)載下的溫升、噪音、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)。因此本套試驗系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用前景。