一高壓電機試驗臺引用標準及試驗項目

01高壓電機試驗臺引用標準

　　● GB755-2008 旋轉(zhuǎn)電機_定額和性能

　　● GB755-2-2003 旋轉(zhuǎn)電機(牽引電機除外)確定損耗

　　● 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/T25123.2-2010 電力牽引 軌道機車車輛和公路車輛用旋轉(zhuǎn)電機 第2部分：電子變流器供電的交流電動機

02高壓電機試驗臺試驗項目

　　● 空載試驗

　　● 堵轉(zhuǎn)試驗

　　● 低頻堵轉(zhuǎn)試驗

　　● 負載試驗

　　● 效率的確定 ：按照GB/T1032-2012規(guī)定的A、B、B1、E1、F1、G1、H法,共七種;

　　● 變頻器供電電動機負載特性測定

　　● 溫升試驗

　    　○ 直接負載法：對拖法

　    　○ 等效負載法：降低電壓負載法、降低電流負載法、定子疊頻法

　　● 最大轉(zhuǎn)矩的測定

　　● 最小轉(zhuǎn)矩的測定

　　● 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(zhuǎn)速應<2%Ne

　　● 過轉(zhuǎn)矩試驗

　　● 超速試驗

　　● 耐壓試驗

　　● 短時升高電壓試驗

　　● 絕緣電阻的測定

　　● 冷態(tài)直流電阻的測定

二高壓電機試驗臺需求分析

01測試點及精度要求

　　● 變頻試驗電源輸出(被試電機輸入)電量的測量，包括電壓，電流，功率因數(shù)、功率等。

　　● 被試電機軸輸出功率(通過測量扭矩、轉(zhuǎn)速計算得出)。

　　● 陪試電機加載或回饋能量的監(jiān)測。

　　● 集控臺可實時顯示試驗過程中的測量結(jié)果。

　　● 被試及陪試電機主電量測量需保障的精度指標：電壓、電流誤差限值≯0.2%rd，功率誤差限值≯0.5%rd。

　　● 被試電機輸出機械功率測量需保障的精度指標：≯0.5% F.S

02被測電量特征值

02電磁環(huán)境

三高壓電機試驗臺測試系統(tǒng)構(gòu)成原理圖

01高壓電機試驗臺方案簡介

　　本系統(tǒng)的被試電機和陪試電機均采用變頻電源供電，電參量測試系統(tǒng)采用銀河電氣研制的WP4000變頻功率分析儀，被試電機側(cè)功率單元和陪試電機側(cè)功率單元均選用SP系列變頻功率傳感器SP103501C，變頻功率傳感器通過光纖與WP4000變頻功率分析儀相連，采用DM4022頻率測試子站測量扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的信號，DM4022通過光纖直接與功率分析儀連接。

　　試驗電源有兩種方案，方案一為高高方案，參見圖1，試驗電源采用高壓變頻器。試驗電源直接與10kV電網(wǎng)相連，輸出直接驅(qū)動被試電機和陪試電機。被試電機工作在電動機狀態(tài)下時，陪試電機運行于發(fā)電機狀態(tài)，發(fā)出電能經(jīng)過陪試電源回饋10kV電網(wǎng)再利用，可以節(jié)約大量電能，這種能量回饋技術(shù)稱為交流回饋。由于直接采用高壓變頻器，業(yè)內(nèi)一般稱為高高方案。

圖1. 高壓電機試驗臺測試系統(tǒng)高高原理圖

　　方案二為高低高方案，參見圖2，試驗電源采用低壓變頻器，并且將變頻器分為整流器和逆變器兩個部分，兩臺試驗電源可共用一個整流器。10kV高壓先經(jīng)過降壓變壓器將為690V。690V電網(wǎng)經(jīng)過整流器變換為直流母線。直流母線上連接兩臺逆變器。被試電機工作在電動機狀態(tài)下時，陪試電機運行于發(fā)電機狀態(tài)，發(fā)出電能經(jīng)過變壓器和陪試電源回饋直流母線，直流母線又經(jīng)過被試逆變器為被試電機提供電能，整個試驗只需提供兩臺電機的損耗的能量即可，可以節(jié)約大量電能。由于電能只回饋至直流母線，這種能量回饋技術(shù)稱為直流母線回饋。由于采用低壓變頻器，變頻器的輸入連接降壓變壓器，輸出連接升壓變壓器，業(yè)內(nèi)一般稱為高低高方案。

圖2. 高壓電機試驗臺測試系統(tǒng)高低高原理圖

02高壓電機試驗臺兩種方案對比

1、高高方案較為簡單，占地面積小

　　高低高方案多了三臺變壓器，系統(tǒng)相對復雜，占地面積大。在高壓變頻器技術(shù)尚未成熟的時候，以高低高方案為主。而高壓變頻器技術(shù)相對成熟之后，高高方案成本優(yōu)勢較為明顯。并且，因為高高方案輸出沒有變壓器，工作頻率范圍寬。高低高方案受輸出變壓器限值，在低頻時變壓器不能滿電壓運行（除非采用特殊設計的變壓器，這種變頻器鐵芯龐大，成本高昂）。

2、高低高方案可滿足不同電壓等級下滿容量輸出

　　輸出變壓器經(jīng)過原副邊星三角變換變?yōu)?kV、6kV、10kV三種電壓等級，當被試電機的電壓等級較多時，高低高方案的試驗電源可以在多個電壓等級下均達到滿功率輸出。

3、高低高方案可以降低整流環(huán)節(jié)的容量

　　高低高方案兩臺逆變器公用一個整流單元，由于整流單元只需要提供兩臺電機的損耗，因此，可以大幅度降低整流單元的容量。電機最低效率按照85%計算，整流單元容量可降低至標準配置的15%。

4、高低高方案可以減小對電網(wǎng)的影響

　　高低高方案的能量回饋在直流環(huán)節(jié)實現(xiàn)，可以減小與電網(wǎng)的無功交換，相同整流原理的情況下，還可以減小對電網(wǎng)的諧波污染。

四高壓電機試驗臺系統(tǒng)測試設備選型

五高壓電機試驗臺測試系統(tǒng)特點簡述

01高精度的變頻高壓傳感器

　　高壓電機試驗臺測試系統(tǒng)適用工頻電機及變頻電機的測試需要。因此，測試系統(tǒng)的傳感器要求在較寬頻率范圍內(nèi)滿足角差和比差的誤差限值要求。SP系列變頻功率傳感器是目前唯一一款被測電壓在6kV以上的、角差和比差均能滿足國家標準要求的變頻電量傳感器。

02無需扭矩傳感器的扭矩測量方案

　　對于大功率的高壓電機試驗臺，扭矩較大，扭矩傳感器選型較為困難時。可采用校準過的電機作為陪試電機，準確測量陪試電機的電參量可計算出其扭矩和轉(zhuǎn)速。詳見“電機試驗臺測控整體解決方案”中的電子式扭矩儀。

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