电力测功机使用说明指导书.doc

普联 CAC交流电力测功机

使
用
说
明
书

目录
一、概述 3
二、重要技术参数 6
三、测功机安装 9
四、电缆 10
五、布线 12
六、产品使用工作条件和环境条件 13
七．联轴器尺寸 14
八、应用实例 15
1、发动机性能实验 15
2、变速箱性能、寿命实验 16

一、概述
CAC系列交流电力测功机是动力机械功率实验负载。原则CAC系列交流电力测功机由一台交流电机，一套转矩、转速测量传感器、底座及与动力机械连接法兰，一套可四象限运营ACS交流变频调速与配电系统，一台交流电力测功机测控仪构成。其工作原理是将交流电机发出交流电经ACS变频器逆变为直流电然后再逆变为交流电上网。ACS交流变频调速系统调节电机上网电流来控制原动机转速和扭矩。如与我公司生产FC系列测控系统配套使用时除了可以对各种旋转动力机械转速、扭矩进行精准测量和控制，还可以对温度、压力、流量、电流、电压------等参数进行测量、控制。
交流电力测功机有两个重要特点：
其一、运用直接转矩控制技术对电力测功机实行转矩控制；
其二、电力测功机处在发电状态时将电能送回电网。
直接转矩控制以转矩为中心来进行磁链、转矩综合控制。直接转矩控制简朴地通过检测电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机磁链和转矩，并依照与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩直接控制。
直接转矩控制技术，是运用空间矢量、定子磁场定向分析办法，直接在定子坐标系下分析异步电动机数学模型，计算与控制异步电动机磁链和转矩，采用离散两点式调节器（Band—Band控制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定容差范畴内，容差大小由频率调节器来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器开关状态进行控制，以获得高动态性能转矩输出。它控制效果不取决于异步电动机数学模型与否可以简化，而是取决于转矩实际状况，它控制构造简朴、控制信号解决物理概念明确、系统转矩响应迅速且无超调，是一种具备高静、动态性能交流调速控制方式。直接转矩控制磁场定向所用是定子磁链，它采用离散电压状态和六边形磁链轨迹或近似圆形磁链轨迹概念。只要懂得定子电阻就可以把它观测出来。直接转矩控制强调是转矩直接控制与效果、把转矩直接作为被控量，既直接又简化。
负载电机由变频器驱动。变频器为一台带整流/回馈单元变频器，它由整流/回馈单元，逆变器构成。整流/回馈单元由两个反并联能在两个方向上有电能流动，即可以将电能送回电网(四象限工作)。发电工作桥通过一台自耦变压器和电网相连接。当电动机处在发电状态时，电能可通过其回馈单元回馈电网。
CAC系列交流电力测功机与老式水力、电涡流、直流测功机相比较具备非常明显优势：
1、 节能
水力、电涡流测功机基本原理是将原动机产生机械能转化为热能由水冷却后把热量带走，原动机发出能量不能回收，转换过程中亦需耗费能量。而电力测功机却可以把原动机产生机械能转换为电能回馈到内部电网，供其她设备使用。
2、 加载特性
CAC系列交流电力测功机加载特性从零转速至额定转速为恒扭矩特性，额定转速至最高转速为恒功率特性，完全符合动力机械负载特性。普通水力测功机只能在一种方向加载，电涡流测功机虽然可以双向加载但不可以作为动力倒拖原动机，而电力测功机却可以以便实现双向加载且可以作为动力倒拖原动机。
3、 可靠性
CAC系列交流电力测功机主机由SIEMENS公司或国内知名品牌配套，转矩、转速传感器由湘仪动力测试仪器有限公司或HBM公司制造，交流变频调速器由ABB或SIEMENS公司配套。电机与传感器均经国家权威部门严格检测，完全符合有关原则。
4、 可维护性
由于采用了完全符合国标配套件，顾客在维护时不必依赖制造商，完全可以自行进行寻常维护保养，甚至在需要更换主机和传感器时亦可独立完毕。
CAC系列交流电力测功机由于其具备构造简朴免维护，除了具备卓越调速控制性能之外，尚有明显节能作用，是公司测试设备技术改造最抱负换代产品。
CAC系列交流电力测功机主机构造如图1所示，测控系统构成如图2所示。

图1 交流电力测功机构造简图
1、底座2、交流电机轴承座3、转矩、转速传感器4、连轴器5、轴承座6、防护罩

图2 测控系统构成框图
框图中灰色显示为CAC交流电力测功机基本配备，白色显示为测功机用于发动机实验时可选配备。

二、重要技术参数
1、转速测量精度：±1r/min，±1个字
2、扭矩测量精度：±0.4%FS
3、转速控制精度：±5r/min（恒转速控制模式）
4、扭矩控制精度：±0.2%FS
5、动态响应速度：＜5ms
6、变频控制方式：DTC直接转矩控制
7、外形尺寸见图4，表2
8、技术数据见表1
9、电机绝缘级别F
10、控制柜防护级别IP22

图3表达CAC系列交流电力测功机功率吸取范畴和扭矩吸取范畴。凡被试动力机械特性曲线落在这个区域内，均能用本机进行实验。CAC交流测功机在额定转速如下为恒扭矩特性，额定转速以上为恒转速特性，顾客在选购时可参照下列技术数据表。
技术数据表
型号
额定功率
额定扭矩
额定/最高转速
额定电压
额定电流
基频/最高频率
电机极数
kW
N.m
r/min
V
A
Hz

CAC-16
16
60
3000/9000
380
31
83/300
4极
CAC-37
37
117
3000/9000
380
70
50/150
2极
CAC-75
75
470
2500/8000
380

CAC-110
110
700
1500/3000
380

CAC-160
160
1000
1500/3000
380

CAC-200
200
1270
1500/3000
380

CAC-250
250
1600
1500/3000
380

CAC-350
350
2280
1500/3000
380

CAC-400
400
2570
1500/3000
380

CAC-500
500
3200
1500/3000
690

CAC-630
630
4000
1500/2500
690

CAC-800
800
5100
1500/2500
690

CAC-110G
110
175
6000/10000
380

CAC-160G
160
250
6000/10000
380

CAC-200G
200
315
6000/10000
380

CAC-250G
250
400
6000/10000
380

CAC-350G
350
740
4500/7500
380

CAC-400G
400
960
4500/6500
380

图4 CAC交流电力测功机安装尺寸

三、测功机安装
测功机应安装在牢固混凝土基本上，基本厚度依照测功机功率拟定。基本四周要有电机动力电缆槽和信号电缆槽，动力电缆槽必要与信号电缆槽隔开，以免引起干扰，对的布线方式如图6所示。

四、电缆
原则CAC交流电力测功机在出厂时不配带主电源（输入电源）动力电缆和电机电缆，顾客必要依照规范来选取主电源和电机电缆型号：
l 电缆必要可以承受ACS调速单元负载电流（参见测功机技术数据中关于额定电流内容）。
l 在持续使用条件下，电缆至少应耐70℃温度。
l PE导线芯/电缆（接地线）电感阻抗必要依照浮现故障时容许接触电压来选取。（这样，才干在发生接地故障状况下，故障点电压不会过度增大）
l 600V级别电缆可以用在500V电压下。连接690V设备电源电缆额定电压至少1kV。
当测功机功率不不大于30kW，则电机电缆建议使用对称屏蔽电缆（下图所示）。

l 电缆槽架必要连在一起，且要保证良好导电性，还要将槽架连接到控制柜外壳上，输入电源、电机和控制电缆应分别使用单独得槽架，不要在同一槽架上放置多条电机电缆。
l 控制电缆和信号电缆不能与主电缆布置在同一电缆槽内
电缆规格
下表给出了不同负载电流下铜电缆和铝电缆规格。电缆选型是在一种电缆槽架内最多并排放置9根电缆。环境温度30℃，PVC绝缘，表面耐受温度70℃条件下得出（EN60304-1和IEC60364-5-2/）。如果与上述使用条件不同，电缆选型要依照国家相应安全法规，相应输入电压和传动负载电流来决定。

带铜屏蔽层铜电缆
带铜屏蔽层铝电缆
最大负载电流
A
电缆规格
mm2
最大负载电流
A
电缆规格
mm2
62
3×16
61
3×25
79
3×25
75
3×35
98
3×35
91
3×50
119
3×50
117
3×70
153
3×70
143
3×95
186
3×95
165
3×120
215
3×120
191
3×150
249
3×150
218
3×185
284
3×185
257
3×240
335
3×240
274
3×(3×50)
358
3×(3×50)
285
2×(3×95)
371
2×(3×95)
331
2×(3×120)
431
2×(3×120)
351
3×(3×70)
459
3×(3×70)
382
2×(3×150)
498
2×(3×150)
428
3×(3×95)
557
3×(3×95)
437
2×(3×185)
568
2×(3×185)
496
3×(3×120)
646
3×(3×120)
515
2×(3×240)
671
2×(3×240)
573
3×(3×150)
746
3×(3×150)
655
3×(3×185)
852
3×(3×185)
772
3×(3×240)
1006
3×(2×240)

表2 电缆选型
五、布线
测功机电机电缆应独立于其他电缆走线，多台测功机同步使用时电机电缆可以一台一台地并行布线。推荐电机电缆、输入电源电缆和控制电缆安装在不同槽架中，以避免电机电缆和其他电缆长距离并行走线，进而减少调速器输出电压瞬变产生电磁干扰。
当控制电缆与电源电缆必要交叉走线时应使交叉角度为90度，其他额外电缆不要穿过控制柜。
电缆槽之间及电缆槽与接地电极之间必要有良好电气连接，铝槽系统可以用来提高局部电压均衡性。

图6 电缆布线示意图
六、产品使用工作条件和环境条件

运营
固定安装
存储
在有保护包装中
运送
在有保护包装中
安装现场海拔高度
海拔高度为0-4000m
海拔高度超过1000m，每升高100m，额定功率减少1%

空气温度
-15~50℃，无霜冻
空气温度在40~50℃之间，每升高1℃，额定输出电流就要减少1%
-40~70℃
40~70℃
相对湿度
5-95%
最大95%
最大95%
无凝露。在存在腐蚀气体状况下，最大容许相对湿度为60%
污染级别
不容许有导电性粉尘存在。
大气压
70-106kPa
0.7-1.05大气压
70-106kPa
0.7-1.05大气压
70-106kPa
0.7-1.05大气压
振动
最大值1mm（0.04in.）
(5-13.2Hz)，
最大值7m/s2(23ft/s2)
(13.2-100Hz)正弦振动
最大值1mm（0.04in.）
(5-13.2Hz)，
最大值7m/s2(23ft/s2)
(13.2-100Hz)正弦振动
最大值1mm（0.04in.）
(5-13.2Hz)，
最大值7m/s2(23ft/s2)
(13.2-100Hz)正弦振动
冲击
不容许
最大100m/s2(330ft/s2)
11ms
最大100m/s2(330ft/s2)
11ms
自由下落
不容许
不容许
不容许
电网频率
50Hz±1%

进线电压
380V±5%

供电系统连接
手动操作分断设备

安全保护
迅速熔断器

七．联轴器尺寸

图7联轴器联接尺寸图

联轴器联接尺寸一览表 表3
型号
A
B
C
D
E
F
CAC16
6-M10
φ78
φ100
φ125
5
15
CAC37
8-Φ10.5　　　　
φ85（凸台）
φ112
φ136
4（凸台）
15

八、应用实例
CAC系列电力测功机应用范畴十分广泛，但重要还是应用在发动机性能、出厂实验及汽车传动部件（变速箱、驱动桥、传动轴、同步器）性能、寿命实验。
l 1、发动机性能实验
发动机作为动力，测功机作为负载。电机发出交流电通过ACS逆变为交流电回馈电网。测功机可以倒拖发动机启动，冷磨合及进行机械损耗实验。

在进行发动机实验时可以配用我公司研发FC发动机自动测控系统和实验保障系统，测量、控制发动机转速、扭矩、功率、水温、油温、排气温度、机油压力、燃油消耗率--------等参数。
CAC交流电力测功机还可以用于混合动力发动机性能实验（需要混合动力测试软件支持）。

l 2、变速箱性能、寿命实验
在做变速箱性能或寿命实验时，普通需要两台CAC交流测功机，一台作为驱动，一台作为负载。
通过测量输入、输出端功率比可以计算出机械效率（需要软件支持）

两台测功机亦可以通过共电枢电压工作方式直接将负载电机发出交流电回馈至驱动电机。