电力测功机使用说明书样本.doc

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普联 CAC交流电力测功机

使
用
说
明
书

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

一、 概述
CAC系列交流电力测功机是动力机械功率试验的负载。标准的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的法兰, 一套可四象限运行的ACS交流变频调速与配电系统, 一台交流电力测功机测控仪组成。其工作原理是将交流电机发出的交流电经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的上网电流来控制原动机的转速和扭矩。如与我公司生产的FC 系列测控系统配套使用时除了能够对各种旋转动力机械的转速、 扭矩进行精确测量和控制, 还能够对温度、 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、 电力测功机处于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、 转矩的综合控制。直接转矩控制简单地经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的磁链和转矩, 并根据与给定值比较所得差值, 实现磁链和转矩的直接控制。
直接转矩控制技术, 是利用空间矢量、 定子磁场定向的分析方法, 直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型, 计算与控制异步电动机的磁链和转矩, 采用离散的两点式调节器( 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的容差范围内, 容差的大小由频率调节器来控制, 并产生PWM脉宽调制信号, 直接对逆变器的开关状态进行控制, 以获得高动态性能的转矩输出。它的控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化, 而是取决于转矩的实际状况, 它的控制结构简单、 控制信号处理的物理概念明确、 系统的转矩响应迅速且无超调, 是一种具有高静、 动态性能的交流调速控制方式。直接转矩控制磁场定向所用的是定子磁链, 它采用离散的电压状态和六边形磁链轨迹或近似圆形磁链轨迹的概念。只要知道定子电阻就能够把它观测出来。直接转矩控制强调的是转矩的直接控制与效果、 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/回馈单元的变频器, 它由整流/回馈单元, 逆变器组成。整流/回馈单元由两个反并联能在两个方向上有电能流动, 即能够将电能送回电网(四象限工作)。发电工作桥经过一台自耦变压器和电网相连接。当电动机处于发电状态时, 电能可经过其回馈单元回馈电网。
CAC系列交流电力测功机与传统的水力、 电涡流、 直流测功机相比较具有非常明显的优势:
1、 节能
水力、 电涡流测功机的基本原理是将原动机产生的机械能转化为热能由水冷却后把热量带走, 原动机发出的能量不能回收, 转换过程中亦需耗费能量。而电力测功机却能够把原动机产生的机械能转换为电能回馈到内部电网, 供其它设备使用。
2、 加载特性
CAC系列交流电力测功机的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, 完全符合动力机械的负载特性。一般水力测功机只能在一个方向加载, 电涡流测功机虽然能够双向加载但不能够作为动力倒拖原动机, 而电力测功机却能够方便的实现双向加载且能够作为动力倒拖原动机。
3、 可靠性
CAC系列交流电力测功机的主机由SIEMENS公司或国内著名品牌配套, 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, 完全符合相关标准。
4、 可维护性
由于采用了完全符合国家标准的配套件, 用户在维护时不必依赖制造商, 完全能够自行进行日常的维护保养, 甚至在需要更换主机和传感器时亦可独立完成。
CAC系列交流电力测功机由于其具有结构简单免维护, 除了具有卓越的调速控制性能之外, 还有显著的节能作用, 是企业测试设备技术改造最理想的换代产品。
CAC系列交流电力测功机主机结构如图1所示, 测控系统组成如图2所示。

图1 交流电力测功机结构简图
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 测控系统组成框图
框图中灰色显示的为CAC交流电力测功机基本配置, 白色显示为测功机用于发动机试验时的可选配置。

二、 主要技术参数
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、 电机绝缘等级F
10、 控制柜防护等级IP22

图3表示CAC系列交流电力测功机的功率吸收范围和扭矩吸收范围。凡被试动力机械的特性曲线落在这个区域内, 均能用本机进行试验。CAC交流测功机在额定转速以下为恒扭矩特性, 额定转速以上为恒转速特性, 用户在选购时可参考下列技术数据表。
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的混凝土基础上, 基础的厚度根据测功机的功率确定。基础四周要有电机动力电缆槽和信号电缆槽, 动力电缆槽必须与信号电缆槽隔开, 以免引起干扰, 正确的布线方式如图6所示。

四、 电缆
标准的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, 用户必须根据规范来选择主电源和电机电缆的型号:
l 电缆必须能够承受ACS调速单元的负载电流( 参见测功机技术数据中关于额定电流的内容) 。
l 在连续使用的条件下, 电缆至少应耐70℃的温度。
l PE导线芯/电缆( 接地线) 的电感阻抗必须根据出现故障时允许的接触电压来选择。( 这样, 才能在发生接地故障的情况下, 故障点电压不会过分增大)
l 600V等级的电缆能够用在500V的电压下。连接690V设备的电源电缆的额定电压至少1kV。
当测功机功率大于30kW, 则电机电缆建议使用对称屏蔽电缆( 下图所示) 。

l 电缆槽架必须连在一起, 且要保证良好的导电性, 还要将槽架连接到控制柜的外壳上, 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的规格。电缆选型是在一个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℃的条件下得出的( EN60304-1和IEC60364-5-2/ ) 。如果与上述使用条件不同, 电缆选型要根据国家相应的安全法规, 相应的输入电压和传动的负载电流来决定。

带铜屏蔽层的铜电缆
带铜屏蔽层的铝电缆
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它电缆走线, 多台测功机同时使用时电机电缆能够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的槽架中, 以避免电机电缆和其它电缆长距离的并行走线, 进而减少调速器输出电压瞬变产生的电磁干扰。
当控制电缆与电源电缆必须交叉走线时应使交叉角度为90度, 其它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须有良好的电气连接, 铝槽系统能够用来提高局部电压的均衡性。

图6 电缆布线示意图
六、 产品使用的工作条件和环境条件

运行
固定安装
存储
在有保护的包装中
运输
在有保护的包装中
安装现场的海拔高度
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。在存在腐蚀气体的情况下, 最大允许相对湿度为60%
污染等级
不允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
不允许
最大100m/s2(330ft/s2)
11ms
最大100m/s2(330ft/s2)
11ms
自由下落
不允许
不允许
不允许
电网频率
50Hz±1%

进线电压
380V±5%

供电系统连接
手动操作的分断设备

安全保护
快速熔断器

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围十分广泛, 但主要还是应用在发动机性能、 出厂试验及汽车传动部件( 变速箱、 驱动桥、 传动轴、 同步器) 的性能、 寿命试验。
l 1、 发动机性能试验
发动机作为动力, 测功机作为负载。电机发出的交流电经过ACS逆变为交流电回馈电网。测功机能够倒拖发动机启动, 冷磨合及进行机械损耗试验。

在进行发动机试验时能够配用我公司研发的FC 发动机自动测控系统和试验保障系统, 测量、 控制发动机的转速、 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交流电力测功机还能够用于混合动力发动机的性能试验( 需要混合动力测试软件支持) 。

l 2、 变速箱性能、 寿命试验
在做变速箱性能或寿命试验时, 一般需要两台CAC交流测功机, 一台作为驱动, 一台作为负载。
经过测量输入、 输出端的功率比能够计算出机械效率( 需要软件支持)

两台测功机亦能够经过共电枢电压的工作方式直接将负载电机发出的交流电回馈至驱动电机。