测试变频电机用的交流变频电力测功机系统

1、46 2009 年第 3 期 工艺与测试Technology & Test测试变频电机用的交流变频电力测功机系统谢光明巴杜电机(上海有限公司(201613Inverter Type Electric Power Test Stand Based on PLC Control and DEVICENET NetworkXie GuangmingBaldor Electric Shanghai Co.,Ltd四象限运行,通过直流母线排互联的方式来达到节能。1 组成本电力测功系统由变频器部分(负载变频器与测试变频器、负载电动机、被测电动机、P L C 系统,Y O K O G A W A数字式功率计

2、、转矩传感器等组成,如图1。摘 要:传统的电动机的测功机有水力测功机、磁滞测功机等,它们都是将测功中所产生的能量转化为热能消耗掉。新型的电力测功机由于能将测功中产生的大部分能量反馈给电网或者再次利用而达到节能的目的,势必将会成为一种趋势在电动机负载测试中得到广泛应用。 关键词:节能 测试 变频器 测功机Abstract: Traditional water brake dynamometer and hysteresis power tester for motor load test consumed the electric power turning to the heat energy

3、 during test turning. However, electric power test stand could feedback the electric power during test to the grid or re-use the electric power again, thus it is energy ef cient and could be applied in many applications more and more.Keywords: Energy-efficient Test Inverter Dyna-mometer本电力测功系统由公司工程部

4、设计制造,目的是为了实现对我厂组装后的变频专用电动机(以下简称变频电动机进行空载和负载测试等试验。采用两台电动机对拖实验的形式,两台电动机分别由两台变频器驱动。两台变频器都可以2 系统功能与概述要处理好与之相联接的其它部件,如轴承测温传感器要选用带绝缘的,外盖上的进出油管要增加绝缘接头,以防止金属固定线夹等部件将其与端盖和外盖之间导通形成电流通路。经过试验的两个绝缘结构,具有绝缘性能好、加工方便和成本低等优点,可在实际生产中推广使用。参 考 文 献1 湘潭电机厂编.交流电机设计手册1版.湖南:湖南人民出版社,1978,6.2 杨万青,刘建忠等编著.异步电动机设计、安装与维修.北京:机械工业出版

5、社,1996,3.(收稿日期:2009-02-17电机技术2009 年第 3 期 47 Technology & Test工艺与测试本系统可以实现出厂之前的变频电动机进行空载试验和负载试验。负载试验时负载电动机演变为发电机,产生的能源通过三相P W M整流控制经由母线排(D C+,D C-流回测试变频器,测试变频器再经过三相P W M逆变后,驱动被测电动机。系统的控制都由PLC实现。2.1 变频器测试变频器与负载变频器均采用美国罗克韦尔自动化出品的G V6000工业变频器。该变频器为矢量控制型,能在四象限运行,可选速度控制模式(V/H z;无反馈矢量控制模式;磁通矢量控制模式等三种模式。该变频

6、器同时带有D E V I C E N E T网络选项,可以连接到P L C上的1746-SDN DEVICENET模块。变频器的起动、停止、速度等控制全部由P L C通过D E V I C E N E T网络完成,没有任何硬接线。测试变频器采用了速度控制模式(V/H z,负载变频器采用了先进的带有编码器反馈的磁通矢量控制模式(FVC。2.2 PLC (可编程逻辑控制器系统系统中考虑到信号的点数不多,对P L C系统逻辑控制的要求不是很高,从经济的角度出发,采用了罗克韦尔自动化的A B 1746-L541S L C5/04处理器模块。S L C5/04处理器内置了R S232端口和D H+端口,

7、标准配置内存16K,扫描时间为0.9k/m s,最大可以支持4096离散量,可以充分地满足系统对PLC的要求。采用1746-S D N (D E V IC E N E T扫描模块,用于P L C与两台变频器之间的通信。S L C5/04处理器通过映像向D E V I C E N E T模块进行通信,然后D E V IC E N E T模块通过消息明文(E x plicit M e s s a g e向变频器发送指令来达到控制及数据读取的目的。采用A B的PA N E LV I E W 1000彩色显示器,通过D H+与P L C通信,显示器上有所有本系统的参数显示及其操作功能。 采用了RSLo

8、gix500编程软件,程序为梯形图2.3 电动机负载电动机采用了美国RELIANCE ELECTRIC 公司生产的R P M A 额定功率91k W,该电机恒转矩范围为1000:1。额定转矩输出为592N m ,绝缘等级为H 级,能适合作为负载长期运转。负载电动机上装有增量型编码器,信号连至负载变频器端子,由变频器根据当前电动机的轴速进行矢量控制。被测电动机即为本公司组装生产的变频专用电动机,通过万向节与负载电动机形成对拖试验。2.4 功率计采用日本横河的W T1600数字式功率计。该产品为电能质量分析仪,基本精度为:(读数的0.1%+量程的0.05%,可以配置为双系统三相电源输入。 我们在测

9、试变频器的输出端配置了751574的直流电流互感器,达到了对电流的测量精度。 功率计的接线方式采用了3V3A方式,见图3。被测电机的输入电流通过电流互感器以及输入电压同时连到W T1600功率计,功率计会实时显示当前被测电动机的三相输入电压,三相输入电流,电流不平衡,三相输入功率,功率因数 1746-I B16(16点开关量输入用于接触器的反馈输入;1746-O X8(16点开关量输出用于接触器分合的控制;1746-N R8(8通道R T D模块用于负载电动机定子绕组温度与轴承温度的采样;1746-N I4(8通道模拟量输入模块,用于转矩信号采样。电机技术48 2009 年第 3 期 工艺与测

10、试Technology & Test 4 系统优势系统优势首先是节能。由于负载电动机成为了发电机,在负载测试时,大部分的电能返回到了测试变频器使用。我们做了一个简单的实验,以一台30k W的电动机做满载试验,主进线的电流为16A左右,也即整个系统的功率消耗约为8k W左右。系统的节能显而易见。同样的情况,传统的水力测功机至少得消耗大于30k W的功率。系统实际损耗为测试变频器与负载变频器本身的损耗,轴上的机械损耗和电动机的损耗。跟传统的测功机相比,本系统可以节省70%90%的电能。由于我们不具备测试节能的设备与条件,所以关于节能的具体数据就不在这里作进一步研究。其次是免维护。负载采用了三相变频

11、专用电动机,驱动设备采用了工业用变频器,以及全部电子化的采集、控制设备,本系统基本无须维护。5 结语文章阐述了基于Allen Bradley的PLC系统及其在D E V I C E N E T通信的基础上,针对变频电动机的负载测试研发了对拖试验的交流变频器电力测功机。对其系统配置,零转速/负转矩理念,控制原理和优势做了简单的阐述。(收稿日期:2008-11-28等值。W T1600功率计还具有打印参数以及通过R S232通信输出点击参数到P L C。W T1600可以同时以柱形图和矢量图的方式来显示谐波数据。3 系统控制的实现对变频器所有的控制及其参数读写由P L C 通过DEVICENET完

12、成,控制逻辑见图1。(1在负载测试时,被测电动机与负载电动机通过万向节连接。操作人员输入被测电动机的铭牌参数(额定功率、额定电压、额定电流、基准频率,然后系统起动测试变频器来驱动被测电动机,任意转向均可,起动时间设置为5s。P L C通过增量型编码器判别当前转向,由此来决定负载变频器的输出方向。测试变频器工作在速度控制模式。(2P L C判别待测电动机到达同步转速后,起动负载变频器。负载变频器工作在磁通矢量控制模式。我们采用先进的零转速/负转矩理念,即变频器的输出转速为零,施加与当前转向相反的转矩(负转矩。操作人员一旦按下粗调或细调负载按钮,P L C通过施加0%100%的负转矩命令给负载变频器,被测电动机就慢慢受力,也即带上了0%100%的负载。被测电动机承受的负载由转矩信号决定。(3操作人员按下“停止”按钮,系统首先发送命令负载变频器停止输出,然后命令测试变频器停止输出,减速时间设置为5s。(4系统的保护:P L C通过判别当前负载电动机的温度,当前输出转矩值,变频器的报警等参数,并作出相应的保护。 (5操作界面:在P A N E L V I E W显示器上装有所有的操作与显示画面,主要操作画面上有(详