电动机的电气性能试验模型如图1所示。电动机的电气性能主要为温升试验、空载试验、负载试验、最大转矩和最小转矩试验、起动转矩和起动电流试验等。这些试验的主要目的是考察被测电动机的耐热等级、输出能力、使用寿命和非正常工作时的适应性。为了说明方便,图1所示的试验配置图仅为电动机进行温升试验或负载试验的配置,其他试验的设备配置与该试验配置存在一定的差异。
图1 电气性能试验模型
将电气性能试验模型进行简化,我们可以得到图2所示的电机测试系统逻辑框图。
图2 电动机测试系统逻辑简图
从图2所示的逻辑简图来看,电动机测试系统最核心的设备为供电电源、电参数测量显示仪表、转矩转速传感器、转矩转速测量显示仪表、被测电动机及负载。
关于供电电源的选配,我们依据的是被测电动机的供电性质及容量。通常情况下,供电电源为变频电源、直流电源、发电机组、蓄电池(比较少使用)。一般情况下,温升试验的供电电源容量为被测电动机额定功率的1.2倍,堵转试验时,电容的容量为被测电动机容量的5倍左右。
关于电参数测量仪表,目前有功率分析仪、三相交流电参数仪、单相电参数仪、直流电参数仪。使用时注意仪表的接线方式、测量精度和测量范围。(高精度功率分析仪价格为10-20万左右、三相电参数仪在2-5万、单相和直流电参数仪在1万左右)
关于转矩转矩传感器,目前比较出名的为HBM传感器(进口),其转矩精度高、转速范围宽,不过价格非常昂贵、比如容易损坏。
关于负载设备,目前有三种方式,分别为直流发电机负载(使用电阻丝消耗电能)、交流同步电动机负载(使用变频器的逆变功能实现电能的回馈)、测功机(使用内部磁粉消耗电能)。
注1:交流同步电动机负载测试系统逻辑图如下:
注2:测功机内嵌了转矩、转速测量传感器、磁粉,测试时可直接输出转矩和转速信号,但是由于磁粉属于内部消耗能量期间,使用时需要注意对测功机进行水冷或风冷进行散热。
关于采集控制系统,是将电参数测量显示仪表获得的电参数信号和转矩转速测量显示的转矩转速信号输送至工控机中,工控机通过预先设置的程序和动作实现对电动机测试系统的数据运算或控制。
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