变频空调电机试验整体解决方案

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发布时间：2014/9/25 22:57:06
作者：银河电气

　　本变频空调电机试验整体解决方案以湖南银河电气有限公司的标准化电机试验站为基础来实现试验需求。标准化电机试验站是一种全新的电机试验整体解决方案，它解决了传统电机试验站占地面积大、安装调试周期长等缺点，标准化电机试验站采用了仪器化的设计理念，整个试验站就是一台“大型仪器”，在出厂前就完成了安装调试工作，产品到达用户现场后只需将电源进线和被试品接入本仪器即可开始试验，可以快速便捷的搭建试验台。

一变频空调电机试验整体解决方案设计依据

　　GB/T1032-2012     《三相异步电动机试验方法》
　　GB/T22670-2008    《变频器供电三相笼型感应电动机试验方法》
　　GB/T25442-2010    《旋转电机（牵引电机除外）确定损耗和效率的试验方法》
　　IEC60034-2-1       《旋转电机（牵引电机除外）确定损耗和效率的试验方法》
　　GB/T50054-95      《低压配电设计规范》
　　GB 50055-93       《通用用电设备配电设计规范》
　　GB/T63-90         《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
　　GB6738-86         《电测量指示和记录仪表及其附件的安全要求》

二变频空调电机试验整体解决方案试验纲领

　　本试验站可完成如下规格三相异步电动机的型式试验：
　　额定电压：三相230V/460V/575V
　　额定功率范围： 750W~5kW
　　频率范围：5~100Hz(常用被试设备额定频率为50,60Hz)
　　本试验站可完成如下规格单相交流电动机的部分试验：
　　额定电压：100V~575V
　　额定功率范围： ≯750W
　　频率范围：5~100Hz(常用被试设备额定频率为50,60Hz)
　　本试验站可完成如下规格直流电动机的部分试验：
　　额定电压：40V~415V
　　额定功率范围： ≯750W

三变频空调电机试验整体解决方案技术方案

　　由于此方案以标准化电机试验作为基础来实现试验要求的，标准化电机试验站采用的是低压变频数字电源(690V)作为试验电源，试验电源采用电机试验专用变频电源提升电源的品质，使得变频电源完全满足并超过国家标准“GB/T 1032-2012 4.2试验电源 ”中的要求。被试机和陪试机的电源之间通过直流母线回馈的模式以达到节能的目的。试验原理图如下：

变频空调电机试验整体解决方案原理图

图1　变频空调电机试验整体解决方案原理图

本标准化试验站可完成如下电机试验：
　　1、1BP与2BP对拖，采用直接负载法共直流母线回馈，自动完成230V/460V/575V，5KW以下电机的负载特性、效率测试、温升等试验。
　　2、1BP与2BP单独运行，自动完成230V/460V/575V,5KW以下电机的空载、堵转等试验。

四变频空调电机试验整体解决方案主要设备特点及基本参数

1变频电源

　　变频电源是电机试验台的重要组成部分，为被试电机提供试验电源，其控制精度、稳定度及波形品质直接影响试验结果的科学性和准确性。本试验台变频电源需满足如下技术指标。
　　额定容量：2×20KVA；
　　额定电压：AC380V；
　　额定电流：30A；
　输出电压范围：0~AC750V（满足1.25倍额定电压空载试验要求）；
　　工作频率：5～150Hz；
　　输出频率分辨率：≤0.01Hz；
　　输出电压分辨率：≤0.1V；
　　频率控制精度：0.01%
　电压控制精度：±1V
　　输出波形质量：
　　工频且输出电压大于额定电压的30%时：谐波因数（HVF）不超过0.02；
　　工频且在被试电机电压为额定时：谐波因数（HVF）不超过0.015；
　　工频时：三相电压系统的负序分量应小于正序分量的0.5% ，且零序分量的影响予以消除；
 　三相电压与给定电压的偏差，稳态时≤0.5%；测量期间≤0.2%；输出电压分辨率≤0.1V；
 　频率与规定的偏差≤±0.3%，测量期间频率的变化量≤±0.1%；输出频率分辨率≤0.01Hz；
 　变频电源对电网的谐波污染符合国家有关部门的有关规定。

2电量测试系统

　　电机试验电量测试系统主要为功率分析仪和相关传感器，目前一般的功率分析仪的精度标称方式如下：
　　△=±（a%rd+b%fs）                    （1）
　　上式的误差由两部分构成，第一部分误差与读数相关，第二部分误差与量程相关。表示的实际上是各读数点的绝对误差。
　　将上述公式的左右两侧均除以rd，得到相对误差公式如下：
　　ε=±（a%+(fs/rd)×b%）                 （2）
　　以某功率分析仪为例，其精度标称如下：
　　△=±（0.02%rd+0.04%fs）               （3）
　　按照式（2），其相对误差如下：
　　ε=±（0.02%+(fs/rd)×0.04%）            （4）
　　在满量程处，其相对误差为±0.06%；
　　在10%量程处（fs/rd=10），其相对误差为±0.42%；
　　在1%量程处（fs/rd=100），其相对误差为±4.02%。
　　电量测试系统在本试验台在起到测量和控制双重作用。要求电量测试系统在被试电机试验工况的所有幅值、频率、功率因数下均能保证测试精度。各试验工况下（宽幅值、频率、功率因数范围）测量精度直接决定试验结果精度。同时，测试系统作为控制系统的反馈，是实现控制系统高精度、高稳定度的前提。一般设计厂家往往重视了前者，而忽视了后者。当试验电源输出电压较低或电流较小时，系统不能稳定的工作，其主要原因就是在该状态下，给电源控制系统提供反馈的测试系统的测试精度大幅度下降。
　　这就要求电量测试系统在幅值、频率、相位方面具有很宽的准确限值范围。本试验一台电量测试系统采用湖南银河电气有限公司专为电机尤其是变频电机试验测试研制的WP4000变频功率分析仪。
　　WP4000变频功率分析仪包括多种功率单元可选，功率单元选用数字变送器DT216B，在以下准确限值范围内，可实现标称精度指标。
　　电压准确限值范围：5V~1280V；
　　电流准确限值范围：0.1 A~32A。
　　配置DT216B的WP4000变频功率分析仪的详细技术指标参见表1。

3分布式测控系统

　　试验过程中的温度、转速等非电量参数的测量及开关控制机状态反馈等采用湖南银河电气有限公司针对复杂电磁环境应用而研制的DMC300分布式测控系统。
　　DMC300分布式测控系统包含用于通讯控制的DMC300数字主机、DM4022转速/扭矩测试子站、DM4032温度测试子站、DC0404分布式I/O子站。
　　DM4022用于实现转矩、转速等输出机械功率相关参数与输入电功率相关参数的同步测量。
　　DM4032用于测量电机各部位温度及环境温度。
　　DC0404用于控制开关分合并检测开关状态。

4试验软件

　　《YH异步电机试验软件包》根据异步电机试验方法设计试验项目，并根据标准进行数据处理和图表生成。用户在订货时有特殊要求可以定制修改。
　　试验软件自动完成试验报告，并根据被试电机技术条件给出电机的试验结果，保存试验过程中的记录，完成试验报告的存档、打印。
试验控制软件人机界面友好，操作简单方便，试验过程中相关的参量在界面上实时反映，多数试验项目只需点击界面上的单个按键即可完成，极大的简化了试验操作过程，减少误操作，提高了试验站工作效率。
　　控制系统和试验控制软件根据被试设备的基本参数自动设置系统的各运行参数，能够灵活快捷的进行各种电机及水泵试验。
　　控制系统和试验控制软件可扩充性强，在需要进行新的标准试验项目时，可以通过软件升级解决。对某些特殊需要的非标准试验项目，可定制升级。
　　绝缘电阻的测定：    (买方自备绝缘电阻仪，人工试验、手工输入)
　　冷态直流电阻的测定：(买方自备直流电阻仪, 人工试验、手工输入)
　　空载试验：         （自动完成）
　　堵转试验：         （人工输入堵转电流倍数，自动完成）
　　低频堵转试验：     （人工输入堵转电流倍数，自动完成）
　　负载试验：         （自动完成）
　　效率的确定：按照GB1032-2012“三相异步电动机试验方法”规定的A、B、E、E1、F1、G1、H法,共七种；（自动完成）。
　　变频电机的工作特性试验：（自动完成）
　　温升试验包括：
　　直接负载法：对拖法(自动完成）
　　等效负载法：降低电压负载法、降低电流负载法、定子叠频法。（自动完成）
　　最大转矩的测定：（自动完成）
　　最小转矩的测定：（自动完成）
　　T-N曲线的测定：（自动完成）
　　包括：正向、反向曲线。加载时，最低转速应＜2%Ne。
　　过电流试验：   （自动完成，以数字电源输出最大电流为限）
　　过转矩试验：   （自动完成，以数字电源输出最大电流为限）
　　超速试验：     （自动完成）
　　耐压试验：      (买方自备耐压设备,人工完成，手动输入)
　　短时升高电压试验：（自动完成）

5自动化试验台

　　自动化试验台是实现电机试验的操作和控制平台，其系统控制、试验数据的采集和处理、试验报告的生成和保存等功能均在自动化试验台完成。它由上位机、试验软件、打印机、PLC控制系统、WP4000变频功率分析仪等设备组成。能完成方案设计的所有试验项目，提供友好的人机界面。

6试验过程控制

　　电机试验由自动化试验台、计算机、PLC（含试验控制软件）系统、变频数字电源、宽带测量系统、开关柜等试验设备对被试电机按国家标准规定的试验方法进行各试验项的试验。自动化试验台根据试验项目要求，设定被试电机试验参量，宽带测量系统测量被试电机的电参量，试验控制软件根据设定的条件对数字电源进行闭环或开环控制，自动或手动完成项目试验。
　　根据试验项目要求，应自动完成被试电机的电参量等试验的数据自动采集及处理，获得试验项目的试验结果，自动生成试验报告并打印。