变频器负载性能试验的几种方法.docx

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1、变频器负载性能试验的几种方法2、滑差电机原理介绍由于以下的内容中,多用到电磁调速异步电动机,俗称 滑差电机,因此,有必要对滑差电机的原理做一个简单的介 绍。电磁调速异步电动机是由普通鼠笼式异步电动机、电磁 滑差离合器和电气控制装置三局部组成。异步电机作为原动 机使用,当它旋转时带动离合器的电枢一起旋转,电气控制 装置是提供滑差离合器励磁线圈励磁电流的装置。图1是电磁滑差离合器构造示意图,包括电枢、磁极和 励磁线圈三局部。电枢为铸钢制成的圆筒形构造,它与鼠笼 式异步电动机的转轴相连接,俗称主动局部;磁极做成爪形 构造,装在负载轴上,俗称从动局部。主动局部和从动局部 在机械上无任何联系。当励磁线圈

2、通过电流时产生磁场,爪 形构造便形成很多对磁极。此时假设电枢被鼠笼式异步电动机 拖着旋转,那么它便切割磁场相互作用,产生转矩,于是从 动局部的磁极便跟着主动局部电枢一起旋转,前者的转速低 于后者,因为只有当电枢与磁场存在着相对运动时,电枢才 能切割磁力线。磁极随电枢旋转的原理与普通异步电动机转 子跟着定子绕组的旋转磁场运动的原理没有本质区别,所不 同的是:异步电动机的旋转磁场由定子绕组中的三相交流电 产生,而电磁滑差离合器的磁场那么由励磁线圈中的直流电流 产生,并由于电枢旋转才起到旋转磁场的作用。图1电磁滑差离合器基本构造示意图当稳定运行时,负载转矩与离合器的电磁转矩相等。当 负载一定时,励磁

3、电流的大小决定从动局部转速的高低,励 磁电流愈大,转速愈高;反之,励磁电流愈小,转速就愈低。 根据这一特性,可以利用电气控制电路非常方便地调节从动 局部的转速和转矩。2、单台滑差电机堵转法本方法是直接采用单台滑差电机,将滑差电机主轴输出 (图1所示),通过机械与机座硬连接,此时,输出主轴的速 度一直为零。通过在励磁线圈上加载直流电压来调节励磁电 流的大小和输出转矩大小,从而用于调节负载的大小,如图 2所示。图2单台滑差电机堵转法示意图该方法需要用户自备一个06090V/28A(最大)的直流 可调电压源。如果无合适的电源,可以采用调压器加整流滤 波电路来实现,如图3所示。另外,由于购买滑差电机的

4、时 候,一般附带了调速器,因此可以通过取消原滑差电机调速 器中的电压闭环控制局部改制成单相SCR调压电路来实现。 但是这种方法的缺点是电压输出为非线性,在起始段,输出 电压变化缓慢,加载较慢,在高输出电压的时候,输出电压 变化较快,负载调整比拟困难。图3直流励磁电压产生电路一调压整流电路图该方法的优点是简单,本钱低,适用于中小功率变频器 中高速加载试验场合。由于通过励磁不能够实现快速的加卸 载,故不能实现动态性能的测试,也不能实现发电状态的性 能测试。另外,由于低速时,滑差电机滑差头相对运行速度 低,不能够实现低速加载。3、两台异步电机通过滑差电机对拖法本方法是采用一台滑差电机与另外一台异步电

5、机同轴 连接,两台电机可以通过两台变频器分别来驱动,如图4所 不O图4两台异步电机通过滑差电机对拖法示意图本方法可以通过在励磁线圈上加载直流电压来调节负 载大小,也可以通过调节两台电机的相对速度来调整负载大 小。即可以实现反向电动运行的加载,也可以实现同相发电 运行的加载。由于存在相对速度,相比以上三种单滑差电机 的方案,可以实现零速或者低速的加载。缺点是由于滑差电 机加载采用电磁感应和滑差实现,加载响应速度慢,不能够 实现快速加载,因此还不能够满足高精度、快速的性能测试。4、两个交流电机对拖法本方法是采用两台同功率的异步电机同轴连接,两台电 机通过两台变频器分别来驱动,如图5所示。其中一台电

6、机 通过测试变频器驱动,另外一台电机通过具有准确转矩控制 功能的闭环矢量控制变频器来驱动,如Emerson的TD3000 系列产品。改变转矩的大小和方向,就可以实现作为被测电机的负载,就可以验证测试变频器的性能。图5两个交流电机对拖法本方法可以实现反向电动运行的加载,也可以实现同相 发电运行的加载。由于为闭环转矩控制,可以实现零速、低 速和高速的高转矩高精度的加载。由于电机连接为机械硬连 接,异步电机的转矩响应相比滑差电机较快,加载响应速度 较快,可以满足大多数场合的测试要求,但是对于高精度、 快速的性能测试还不能够完全满足。5、交直流机组对拖法本方法是采用一台直流电机和另外一台异步电机同轴

7、连接,如图6所示。其中异步交流电机通过被测变频器来驱 动,直流电机通过一台可以四象限运行的直流调速器来驱动。 直流电机通过准确的转矩控制,改变测试转矩的大小和方向, 就可以实现被测电机的负载任意变化,就可以验证测试变频 器的性能。本方法可以实现反向电动运行的加载,也可以实现同相 发电运行的加载。由于为直流电机闭环转矩控制,可以实现 零速、低速和高速的高转矩高精度的加载。由于电机连接为 机械硬连接,直流电机的转矩响应快,加载响应速度就快, 基本可以满足绝大多数场合的测试要求,是目前最理想的测 试方法。6、结束语通过对以上四种变频器负载试验方法的分析,可以看出 各种方法都有优缺点。至于用户需要选择什么样的测试方案, 需要根据测试目的,选用不同的测试方案。需要强调的一点 是,如果用户在以上4、5、6节描述的机组中间,参加转矩 传感器,就可以准确知道电机的输出转矩。笔者书写本文的 目的是为了答复许多客户和同行经常咨询的负载调测的有 关问题,对于变频器生产、设计厂家、变频器用户等均有一 定的借鉴作用。

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