變頻空調電機試驗整體解決方案

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發布時間：2014/9/25 22:57:06
作者：銀河電氣

　　本變頻空調電機試驗整體解決方案以湖南銀河電氣有限公司的標準化電機試驗站為基礎來實現試驗需求。標準化電機試驗站是一種全新的電機試驗整體解決方案，它解決了傳統電機試驗站占地面積大、安裝調試周期長等缺點，標準化電機試驗站采用了儀器化的設計理念，整個試驗站就是一臺“大型儀器”，在出廠前就完成了安裝調試工作，產品到達用戶現場后只需將電源進線和被試品接入本儀器即可開始試驗，可以快速便捷的搭建試驗臺。

一變頻空調電機試驗整體解決方案設計依據

　　GB/T1032-2012     《三相異步電動機試驗方法》
　　GB/T22670-2008    《變頻器供電三相籠型感應電動機試驗方法》
　　GB/T25442-2010    《旋轉電機（牽引電機除外）確定損耗和效率的試驗方法》
　　IEC60034-2-1       《旋轉電機（牽引電機除外）確定損耗和效率的試驗方法》
　　GB/T50054-95      《低壓配電設計規范》
　　GB 50055-93       《通用用電設備配電設計規范》
　　GB/T63-90         《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
　　GB6738-86         《電測量指示和記錄儀表及其附件的安全要求》

二變頻空調電機試驗整體解決方案試驗綱領

　　本試驗站可完成如下規格三相異步電動機的型式試驗：
　　額定電壓：三相230V/460V/575V
　　額定功率范圍： 750W~5kW
　　頻率范圍：5~100Hz(常用被試設備額定頻率為50,60Hz)
　　本試驗站可完成如下規格單相交流電動機的部分試驗：
　　額定電壓：100V~575V
　　額定功率范圍： ≯750W
　　頻率范圍：5~100Hz(常用被試設備額定頻率為50,60Hz)
　　本試驗站可完成如下規格直流電動機的部分試驗：
　　額定電壓：40V~415V
　　額定功率范圍： ≯750W

三變頻空調電機試驗整體解決方案技術方案

　　由于此方案以標準化電機試驗作為基礎來實現試驗要求的，標準化電機試驗站采用的是低壓變頻數字電源(690V)作為試驗電源，試驗電源采用電機試驗專用變頻電源提升電源的品質，使得變頻電源完全滿足并超過國家標準“GB/T 1032-2012 4.2試驗電源 ”中的要求。被試機和陪試機的電源之間通過直流母線回饋的模式以達到節能的目的。試驗原理圖如下：

變頻空調電機試驗整體解決方案原理圖

圖1　變頻空調電機試驗整體解決方案原理圖

本標準化試驗站可完成如下電機試驗：
　　1、1BP與2BP對拖，采用直接負載法共直流母線回饋，自動完成230V/460V/575V，5KW以下電機的負載特性、效率測試、溫升等試驗。
　　2、1BP與2BP單獨運行，自動完成230V/460V/575V,5KW以下電機的空載、堵轉等試驗。

四變頻空調電機試驗整體解決方案主要設備特點及基本參數

1變頻電源

　　變頻電源是電機試驗臺的重要組成部分，為被試電機提供試驗電源，其控制精度、穩定度及波形品質直接影響試驗結果的科學性和準確性。本試驗臺變頻電源需滿足如下技術指標。
　　額定容量：2×20KVA；
　　額定電壓：AC380V；
　　額定電流：30A；
?　輸出電壓范圍：0~AC750V（滿足1.25倍額定電壓空載試驗要求）；
　　工作頻率：5～150Hz；
　　輸出頻率分辨率：≤0.01Hz；
　　輸出電壓分辨率：≤0.1V；
　　頻率控制精度：0.01%
?　電壓控制精度：±1V
　　輸出波形質量：
　　工頻且輸出電壓大于額定電壓的30%時：諧波因數（HVF）不超過0.02；
　　工頻且在被試電機電壓為額定時：諧波因數（HVF）不超過0.015；
　　工頻時：三相電壓系統的負序分量應小于正序分量的0.5% ，且零序分量的影響予以消除；
? 　三相電壓與給定電壓的偏差，穩態時≤0.5%；測量期間≤0.2%；輸出電壓分辨率≤0.1V；
? 　頻率與規定的偏差≤±0.3%，測量期間頻率的變化量≤±0.1%；輸出頻率分辨率≤0.01Hz；
? 　變頻電源對電網的諧波污染符合國家有關部門的有關規定。

2電量測試系統

　　電機試驗電量測試系統主要為功率分析儀和相關傳感器，目前一般的功率分析儀的精度標稱方式如下：
　　△=±（a%rd+b%fs）                    （1）
　　上式的誤差由兩部分構成，第一部分誤差與讀數相關，第二部分誤差與量程相關。表示的實際上是各讀數點的絕對誤差。
　　將上述公式的左右兩側均除以rd，得到相對誤差公式如下：
　　ε=±（a%+(fs/rd)×b%）                 （2）
　　以某功率分析儀為例，其精度標稱如下：
　　△=±（0.02%rd+0.04%fs）               （3）
　　按照式（2），其相對誤差如下：
　　ε=±（0.02%+(fs/rd)×0.04%）            （4）
　　在滿量程處，其相對誤差為±0.06%；
　　在10%量程處（fs/rd=10），其相對誤差為±0.42%；
　　在1%量程處（fs/rd=100），其相對誤差為±4.02%。
　　電量測試系統在本試驗臺在起到測量和控制雙重作用。要求電量測試系統在被試電機試驗工況的所有幅值、頻率、功率因數下均能保證測試精度。各試驗工況下（寬幅值、頻率、功率因數范圍）測量精度直接決定試驗結果精度。同時，測試系統作為控制系統的反饋，是實現控制系統高精度、高穩定度的前提。一般設計廠家往往重視了前者，而忽視了后者。當試驗電源輸出電壓較低或電流較小時，系統不能穩定的工作，其主要原因就是在該狀態下，給電源控制系統提供反饋的測試系統的測試精度大幅度下降。
　　這就要求電量測試系統在幅值、頻率、相位方面具有很寬的準確限值范圍。本試驗一臺電量測試系統采用湖南銀河電氣有限公司專為電機尤其是變頻電機試驗測試研制的WP4000變頻功率分析儀。
　　WP4000變頻功率分析儀包括多種功率單元可選，功率單元選用數字變送器DT216B，在以下準確限值范圍內，可實現標稱精度指標。
　　電壓準確限值范圍：5V~1280V；
　　電流準確限值范圍：0.1 A~32A。
　　配置DT216B的WP4000變頻功率分析儀的詳細技術指標參見表1。

3分布式測控系統

　　試驗過程中的溫度、轉速等非電量參數的測量及開關控制機狀態反饋等采用湖南銀河電氣有限公司針對復雜電磁環境應用而研制的DMC300分布式測控系統。
　　DMC300分布式測控系統包含用于通訊控制的DMC300數字主機、DM4022轉速/扭矩測試子站、DM4032溫度測試子站、DC0404分布式I/O子站。
　　DM4022用于實現轉矩、轉速等輸出機械功率相關參數與輸入電功率相關參數的同步測量。
　　DM4032用于測量電機各部位溫度及環境溫度。
　　DC0404用于控制開關分合并檢測開關狀態。

4試驗軟件

　　《YH異步電機試驗軟件包》根據異步電機試驗方法設計試驗項目，并根據標準進行數據處理和圖表生成。用戶在訂貨時有特殊要求可以定制修改。
　　試驗軟件自動完成試驗報告，并根據被試電機技術條件給出電機的試驗結果，保存試驗過程中的記錄，完成試驗報告的存檔、打印。
試驗控制軟件人機界面友好，操作簡單方便，試驗過程中相關的參量在界面上實時反映，多數試驗項目只需點擊界面上的單個按鍵即可完成，極大的簡化了試驗操作過程，減少誤操作，提高了試驗站工作效率。
　　控制系統和試驗控制軟件根據被試設備的基本參數自動設置系統的各運行參數，能夠靈活快捷的進行各種電機及水泵試驗。
　　控制系統和試驗控制軟件可擴充性強，在需要進行新的標準試驗項目時，可以通過軟件升級解決。對某些特殊需要的非標準試驗項目，可定制升級。
　　絕緣電阻的測定：    (買方自備絕緣電阻儀，人工試驗、手工輸入)
　　冷態直流電阻的測定：(買方自備直流電阻儀, 人工試驗、手工輸入)
　　空載試驗：         （自動完成）
　　堵轉試驗：         （人工輸入堵轉電流倍數，自動完成）
　　低頻堵轉試驗：     （人工輸入堵轉電流倍數，自動完成）
　　負載試驗：         （自動完成）
　　效率的確定：按照GB1032-2012“三相異步電動機試驗方法”規定的A、B、E、E1、F1、G1、H法,共七種；（自動完成）。
　　變頻電機的工作特性試驗：（自動完成）
　　溫升試驗包括：
　　直接負載法：對拖法(自動完成）
　　等效負載法：降低電壓負載法、降低電流負載法、定子疊頻法。（自動完成）
　　最大轉矩的測定：（自動完成）
　　最小轉矩的測定：（自動完成）
　　T-N曲線的測定：（自動完成）
　　包括：正向、反向曲線。加載時，最低轉速應＜2%Ne。
　　過電流試驗：   （自動完成，以數字電源輸出最大電流為限）
　　過轉矩試驗：   （自動完成，以數字電源輸出最大電流為限）
　　超速試驗：     （自動完成）
　　耐壓試驗：      (買方自備耐壓設備,人工完成，手動輸入)
　　短時升高電壓試驗：（自動完成）

5自動化試驗臺

　　自動化試驗臺是實現電機試驗的操作和控制平臺，其系統控制、試驗數據的采集和處理、試驗報告的生成和保存等功能均在自動化試驗臺完成。它由上位機、試驗軟件、打印機、PLC控制系統、WP4000變頻功率分析儀等設備組成。能完成方案設計的所有試驗項目，提供友好的人機界面。

6試驗過程控制

　　電機試驗由自動化試驗臺、計算機、PLC（含試驗控制軟件）系統、變頻數字電源、寬帶測量系統、開關柜等試驗設備對被試電機按國家標準規定的試驗方法進行各試驗項的試驗。自動化試驗臺根據試驗項目要求，設定被試電機試驗參量，寬帶測量系統測量被試電機的電參量，試驗控制軟件根據設定的條件對數字電源進行閉環或開環控制，自動或手動完成項目試驗。
　　根據試驗項目要求，應自動完成被試電機的電參量等試驗的數據自動采集及處理，獲得試驗項目的試驗結果，自動生成試驗報告并打印。