專利名稱：數(shù)字化電機(jī)試驗(yàn)站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)試驗(yàn)設(shè)備，特別是涉及一種能夠一機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)、 規(guī)格和容量的普通和變頻電機(jī)進(jìn)行各種試驗(yàn)的數(shù)字化電機(jī)試驗(yàn)站。
背景技術(shù)：
隨著電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，變頻技術(shù)的日益成熟，市 場(chǎng)對(duì)變頻電機(jī)的需求與日倶增，變頻電機(jī)大量運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，隨著企業(yè)的生 產(chǎn)能力不斷提升，也就對(duì)各個(gè)企業(yè)的電機(jī)檢試能力提出了更高的要求。在我國(guó)， 電機(jī)制造企業(yè)采用傳統(tǒng)機(jī)組+試驗(yàn)控制設(shè)備+計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)的方法來(lái)進(jìn)行普通 電機(jī)的試驗(yàn)，通過(guò)人工調(diào)整試驗(yàn)供電電源，手工給定采集指令來(lái)采集電參量， 由計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)測(cè)量電機(jī)電壓，電流，頻率，功率，轉(zhuǎn)速等參量，并實(shí)時(shí)處
理各項(xiàng)采集到的數(shù)據(jù)。這種方式存在以下不足之處(l)只能滿足50Hz電機(jī)試 驗(yàn)要求，短時(shí)超速最最多達(dá)60Hz，所以頻率范圍只能在60Hz以下，對(duì)變頻電 機(jī)試驗(yàn)無(wú)能為力；(2)容量有P艮，不能在原有設(shè)備上進(jìn)行擴(kuò)容，對(duì)于超出容量電機(jī) 試，需要另行投資建設(shè)一套新的與之試驗(yàn)容量相匹配的試驗(yàn)站，給企業(yè)造成了 非常大的浪費(fèi)；(3)機(jī)組試驗(yàn)電源波形是不含諧波的正弦波，且降頻后，發(fā)電機(jī)輸 出功率和電壓大幅度降低，不能滿足變頻電機(jī)試驗(yàn)要求，系統(tǒng)通過(guò)變頻電源來(lái) 做變頻電機(jī)的試驗(yàn)，又存在著新的問(wèn)題， 一方面變頻電源不能滿足電機(jī)試驗(yàn)的特 殊要求，如短時(shí)升高電壓試驗(yàn)和堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)等，也不能滿足電機(jī)廠全范圍產(chǎn)品的 試驗(yàn)要求，例如50kW 5000 kW功率范圍，30V 10000V電壓范圍，基 頻可設(shè)定，頻率、電壓獨(dú)立可調(diào)等等；(4)仍有大量工作需要人工完成，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種一機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)、 規(guī)格和容量的普通和變頻電機(jī)進(jìn)行各種試驗(yàn)的數(shù)字化電機(jī)試驗(yàn)站。 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
包括被測(cè)電機(jī)MA和陪試電機(jī)MB的機(jī)座、工控總線、電抗器、主電源變 壓器、電量傳感器、電機(jī)接線箱、連軸器、非電量傳感器、小功率電機(jī)用的扭 矩傳感器、數(shù)據(jù)總線、自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)、勵(lì)磁電源，所述電抗器的輸出端電連接 數(shù)字化電源；所述數(shù)字化電源設(shè)置有為擴(kuò)容時(shí)使用的直流母線和交流母線，其 輸出有直流輸出和交流輸出兩組端口；其直流輸出端口直接與電量傳感器電連 接，其交流輸出端口與電量傳感器之間，串聯(lián)正弦濾波器；所述電量傳感器與 電機(jī)接線箱電連接，兩組電機(jī)接線箱分別與被測(cè)電機(jī)MA和陪試電機(jī)MB電連 接。
所述數(shù)字化電源的整流單元的輸入端與交流母線電連接，輸出端連接直流 母線；直流母線上還連接有預(yù)充電單元、蓄能單元、斬波蓄能單元、制動(dòng)單元 和兩組電源切換開(kāi)關(guān)Kl;所述制動(dòng)單元電連接制動(dòng)電阻；所述電源切換開(kāi)關(guān) Kl的兩個(gè)輸出分別電連接逆變器和直流斬波單元，兩組逆變器和直流斬波單元 之間設(shè)置擴(kuò)容切換開(kāi)關(guān)組K2;除制動(dòng)電阻的其它單元和控制部件都與工控總線 電連接。
所述自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)的微機(jī)輸入端連接工控總線和數(shù)據(jù)總線；微機(jī)配置外圍 設(shè)備和其它接口，通過(guò)電纜與手動(dòng)控制器電連接。
所述手動(dòng)控制器由機(jī)殼、印刷電路板、按鈕和LCD組成，通過(guò)電纜與微機(jī) 電連接。
所述手動(dòng)控制器由微機(jī)鎖定或解鎖。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)對(duì)普通和變頻電機(jī)都能夠做各種試驗(yàn)，而且能夠簡(jiǎn)單擴(kuò)容，設(shè)備投資小，工作效率高。適用于電機(jī)制造企業(yè)和 技術(shù)檢測(cè)單位。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的電氣原理框圖。
圖2為圖1的數(shù)字化電源的電氣原理框圖。 圖3為圖1的自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)的電氣原理框圖。
圖中:l一工控總線，2—直流母線，3—交流母線，4一電抗器，5—主電源 變壓器，6 —正弦濾波器，7—電量傳感器，8—電機(jī)接線箱，9—連軸器，10— 非電量傳感器，ll一扭矩傳感器，12_數(shù)據(jù)總線，13—自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)，14一 勵(lì)磁電源，15—數(shù)字化電源，16—整流單元，17 —預(yù)充電單元，18 —蓄能單 元，19 —斬波蓄能單元，20—制動(dòng)單元，21—制動(dòng)電阻，22—直流斬波單元， 23—逆變器，24—直流輸出，25—交流輸出，26—微機(jī)，27—控制電纜，28 一手動(dòng)控制器，29—外圍設(shè)備和其它接口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
參照附圖，本發(fā)明包括被測(cè)電機(jī)MA和陪試電機(jī)MB的機(jī)座、工控總線l、 電抗器4、主電源變壓器5、電量傳感器7、電機(jī)接線箱8、連軸器9、非電量 傳感器IO、扭矩傳感器ll、數(shù)據(jù)總線12、自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)13、勵(lì)磁電源14、
所述電抗器4的輸出端電連接數(shù)字化電源15;所述數(shù)字化電源15設(shè)置有 為擴(kuò)容時(shí)使用的直流母線2和交流母線3，其輸出有直流輸出和交流輸出兩組 端口；所述其直流輸出端口直接與電量傳感器7電連接，其交流輸出端口與電 量傳感器7之間，串聯(lián)正弦濾波器6;所述電量傳感器7與電機(jī)接線箱8電連 接，兩組電機(jī)接線箱8分別與被測(cè)電機(jī)MA和陪試電機(jī)MB電連接。 參照附圖2:所述數(shù)字化電源15的整流單元16的輸入端與交流母線3電 連接，輸出端連接直流母線2;直流母線2上還連接有預(yù)充電單元17、蓄能單 元18、斬波蓄能單元19、制動(dòng)單元20和兩組電源切換開(kāi)關(guān)K1;所述制動(dòng)單 元20電連接制動(dòng)電阻21;所述電源切換開(kāi)關(guān)Kl的兩個(gè)輸出分別電連接逆變 器22和直流斬波單元23，兩組逆變器22和直流斬波單元23之間設(shè)置擴(kuò)容切 換開(kāi)關(guān)組K2;除制動(dòng)電阻21的其它單元和控制部件都與工控總線1電連接。
所述數(shù)字化電源15能夠輸出變頻的交流電源和直流電源，通過(guò)電源切換開(kāi) 關(guān)K1切換實(shí)現(xiàn)。所述數(shù)字化電源15能夠自己翻倍擴(kuò)容，通過(guò)擴(kuò)容切換開(kāi)關(guān)組 K2切換實(shí)現(xiàn)。在自己擴(kuò)容時(shí)，只有被測(cè)電機(jī)MA才有電源供電，陪試電機(jī)MB 無(wú)電源供電。
參照附圖3:所述自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)13的微機(jī)26輸入端連接工控總線1和數(shù) 據(jù)總線12;微機(jī)26配置外圍設(shè)備和其它接口 29，通過(guò)電纜27與手動(dòng)控制器 28電連接。
所述手動(dòng)控制器28由機(jī)殼、印刷電路板、按鈕和LCD組成，通過(guò)電纜27 與微機(jī)26電連接。手動(dòng)控制器28為移動(dòng)或者便攜式，受微機(jī)26的控制。手 動(dòng)控制器28的LCD顯示工況與試驗(yàn)進(jìn)展簡(jiǎn)要情況，按鈕設(shè)置有工況選擇、 開(kāi)始、暫停、繼續(xù)、終止。試驗(yàn)正常完成后，手動(dòng)控制器28自動(dòng)被鎖閉。
所述手動(dòng)控制器28由微機(jī)26鎖定或解鎖。當(dāng)微機(jī)26將試驗(yàn)的操作將給 手動(dòng)控制器28時(shí)，微機(jī)不能操作試驗(yàn)，但通過(guò)專門的軟件可以監(jiān)視試驗(yàn)的過(guò)程， 接受和處理所有數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)發(fā)出試驗(yàn)指令。
實(shí)施例被測(cè)電機(jī)MA和陪試電機(jī)MB安裝在各自的機(jī)座上，兩電機(jī)用兩 個(gè)連軸器9機(jī)械連接，兩連軸器9之間安裝扭矩傳感器11、兩電機(jī)與各自的電 機(jī)接線箱8電連接，引入主電源和勵(lì)磁電源，測(cè)量噪音、振動(dòng)等非電量傳感器10安裝固定在兩電機(jī)附近。所述數(shù)字化電源15通過(guò)增加個(gè)數(shù)為本試驗(yàn)站擴(kuò)充 容量。數(shù)字化電源15設(shè)置有為擴(kuò)容時(shí)使用的直流母線2和交流母線3，交流母 線3順序連接電抗器4、主電源變壓器5后與電網(wǎng)電連接。數(shù)字化電源15設(shè)置 有工控總線1的接口，與自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)13的微機(jī)26電連接。數(shù)字化電源15 的電源輸出為可選擇的交流或直流共兩組。交流電源串接正弦濾波器6和電量 傳感器7后進(jìn)入電機(jī)接線箱8，直流電源串接電量傳感器7后進(jìn)入電機(jī)接線箱8。
工作原理
所有工況、試驗(yàn)流程在微機(jī)26上通過(guò)專門軟件全部設(shè)定。根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目要 求設(shè)定被試電機(jī)試驗(yàn)參量，各測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量被試/陪試電機(jī)的電參量，試驗(yàn)控制 軟件根據(jù)試驗(yàn)要求對(duì)數(shù)字電源進(jìn)行閉環(huán)/開(kāi)環(huán)控制，完成項(xiàng)目試驗(yàn)。
被測(cè)電機(jī)MA和陪試電機(jī)MB安裝在各自的機(jī)座上，兩電機(jī)用兩個(gè)連軸器 9機(jī)械連接。
試驗(yàn)臺(tái)通電、啟動(dòng)微機(jī)26， 一切準(zhǔn)備就緒。選擇微機(jī)26或者選擇手動(dòng)控 制器28操作本次試驗(yàn)。以選定手動(dòng)控制器28為例，此時(shí)微機(jī)不能操作。
通過(guò)工況按鈕選擇試驗(yàn)工況，工況不確定，開(kāi)始按鈕被鎖定，工況選定后， 按開(kāi)始按鈕，整個(gè)試驗(yàn)按照軟件設(shè)定進(jìn)行，如果試驗(yàn)中途發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需要暫定時(shí)， 按暫停按鈕試驗(yàn)暫停，解決問(wèn)題后，按繼續(xù)按鈕，試驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行到結(jié)束。結(jié)束 后手動(dòng)控制器28自動(dòng)被鎖定。在這個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，微機(jī)26接受、處理數(shù)據(jù)， 實(shí)時(shí)發(fā)出試驗(yàn)指令。所有數(shù)據(jù)全部保存在微機(jī)26的貯存單元中。通過(guò)外圍設(shè)備 和其它接口29可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)打印、數(shù)據(jù)交換、遠(yuǎn)程訪問(wèn)等功能。
對(duì)于單臺(tái)交流異步電機(jī)的熱試驗(yàn)
在傳統(tǒng)的機(jī)組電機(jī)試驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，交流異步機(jī)單機(jī)作熱試驗(yàn)，是通過(guò)把機(jī)組 主電源及疊頻變壓器副電源的合成電源作為試驗(yàn)電源，而本發(fā)明的數(shù)字化電機(jī)試驗(yàn)站則是通過(guò)軟件合成使數(shù)字化電源15輸出一個(gè)以主電源和副電源的頻率 差為變化頻率，電流的有效值等于電機(jī)額定電流；電壓的有效值等于電機(jī)額定 電壓；轉(zhuǎn)速等于電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的電源來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化電源15采用的是交一直一 交逆變器，在被試電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，它向電源回送的能量，勢(shì)必造成母線 電壓發(fā)生波動(dòng)，波動(dòng)的頻率是電動(dòng)/發(fā)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換的頻率，也就是主副電源頻率 的差拍頻率。在獲得有效的電機(jī)工作狀態(tài)后，設(shè)計(jì)了斬波儲(chǔ)能裝置，當(dāng)電機(jī)工 作在發(fā)電狀態(tài)時(shí)將回饋能量存儲(chǔ)，當(dāng)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)將存儲(chǔ)能量完全釋 放，這樣儲(chǔ)能裝置利用率大大提高。這種方法減小母線電壓的波動(dòng)，起到了的 穩(wěn)壓效果。并且使得為同樣電機(jī)試驗(yàn)時(shí)，直流母線支撐電容容量為常規(guī)方法的 1/5以下，大大地節(jié)約了成本和減小了設(shè)備的體積。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化電機(jī)試驗(yàn)站，包括被測(cè)電機(jī)MA和陪試電機(jī)MB的機(jī)座、工控總線(1)、電抗器(4)、主電源變壓器(5)、電量傳感器(7)、電機(jī)接線箱(8)、連軸器(9)、非電量傳感器(10)、扭矩傳感器(11)、數(shù)據(jù)總線(12)、自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)(13)、勵(lì)磁電源(14)，其特征在于所述電抗器(4)的輸出端電連接數(shù)字化電源(15)；所述數(shù)字化電源(15)設(shè)置有為擴(kuò)容時(shí)使用的直流母線(2)和交流母線(3)，其輸出有直流輸出和交流輸出兩組端口；其直流輸出端口直接與電量傳感器(7)電連接，其交流輸出端口與電量傳感器(7)之間，串聯(lián)正弦濾波器(6)；所述電量傳感器(7)與電機(jī)接線箱(8)電連接，兩組電機(jī)接線箱(8)分別與被測(cè)電機(jī)MA和陪試電機(jī)MB電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化電機(jī)試驗(yàn)站，其特征在于所述數(shù)字化 電源(15)的整流單元(16)的輸入端與交流母線(3)電連接，輸出端連接直 流母線(2);直流母線(2)上還連接有預(yù)充電單元(17)、蓄能單元(18)、 斬波蓄能單元(19)、制動(dòng)單元(20)和兩組電源切換開(kāi)關(guān)Kl;所述制動(dòng)單元(20)電連接制動(dòng)電阻(21);所述電源切換開(kāi)關(guān)K1的兩個(gè)輸出分別電連接逆 變器(22)和直流斬波單元(23)，兩組逆變器(22)和直流斬波單元(23) 之間設(shè)置擴(kuò)容切換開(kāi)關(guān)組K2;除制動(dòng)電阻(21)的其它單元和控制部件都與工 控總線(1)電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字化電機(jī)試驗(yàn)站，其特征在于所述自 動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)(13)的微機(jī)(26)輸入端連接工控總線(1)和數(shù)據(jù)總線(12); 微機(jī)(26)配置外圍設(shè)備和其它接口 (29)，通過(guò)電纜(27)與手動(dòng)控制器(28) 電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化電機(jī)試驗(yàn)站，其特征在于所述手動(dòng)控制器(28)由機(jī)殼、印刷電路板、按鈕和LCD組成，通過(guò)電纜(27)與微機(jī)(26) 電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字化電機(jī)試驗(yàn)站，其特征在于所述手動(dòng)控 制器(28)由微機(jī)(26)鎖定或解鎖。
全文摘要
數(shù)字化電機(jī)試驗(yàn)站，其包括被測(cè)電機(jī)MA和陪試電機(jī)MB的機(jī)座、工控總線(1)、電抗器(4)、主電源變壓器(5)、電量傳感器(7)、電機(jī)接線箱(8)、連軸器(9)、非電量傳感器(10)、扭矩傳感器(11)、數(shù)據(jù)總線(12)、自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)(13)、勵(lì)磁電源(14)，電抗器(4)的輸出端電連接數(shù)字化電源(15)；數(shù)字化電源(15)設(shè)置有為擴(kuò)容時(shí)使用的直流母線(2)和交流母線(3)，其直流輸出端口直接與電量傳感器(7)電連接，其交流輸出端口與電量傳感器(7)之間，串聯(lián)正弦濾波器(6)；電量傳感器(7)與電機(jī)接線箱(8)電連接，兩組電機(jī)接線箱(8)分別與被測(cè)電機(jī)MA和陪試電機(jī)MB電連接。本發(fā)明對(duì)普通和變頻電機(jī)都能夠做各種試驗(yàn)，而且能夠簡(jiǎn)單擴(kuò)容。
文檔編號(hào)G01R31/34GK101187694SQ20071030342
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者廖仲篪 申請(qǐng)人:廖仲篪