电机和驱动器功率因数试验方法.doc

电机和驱动器功率测试
1电机
1.1电机额定参数
数学关系：额定扭矩*额定转速/9549=额定功率（决定于额定电流）
决定关系：额定电流->额定功率->额定扭矩*额定转速
1.2减速器齿轮比
以小齿轮带动大齿轮，假设小齿轮的齿数为15齿，大齿轮的齿数为45齿，齿轮比为1:3。假设小齿轮以3000rpm的转速旋转，扭矩为200N*m时，传递至大齿轮的转速为1000rpm，扭矩为600N*m。
1.3电机功率因数
电机本身所具有的功率因数，很少数电机铭牌中会给出电机的功率因数cosφ。

2驱动器
2.1驱动器功率因数
严格意义上说，是“驱动器+电机”这个系统的功率因数。
系统中电能用于做功被消耗，转化为热能、光能、机械能或化学能等，称为有功功率，交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率。
无功功率用于在电机中建立交变磁场和感应磁通，可以通过在驱动器中增加无功补偿元件提高驱动器的功率因数。
功率因数（用功功率/视在功率）过低，就要用较大的电流来保障驱动器正常工作，与此同时输电线路上输电电流增大，从而导致线路上焦耳热损耗增大。因此，提高驱动器的功率因数，可以减小输电电流，进而减小了输电线路上的功率损失。
2.2驱动器无功补偿方法
无功功率不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能。电流在电感元件中作功时滞后于电压90度，在电容元件中作功时超前电压90度。在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,且互差180度。如果把容性负荷与感性负荷并联接在同一电路,就可以使电流矢量与电压矢量之间的夹角缩小，感性负荷所需的无功功率由容性负荷输出的无功功率补偿。
但是，在并联电容器装置接入母线处的谐波“污染”暂未得到根本整治之前，如果不采取必要的措施，将会产生一定的谐波放大。在并联电容器的回路中串联电抗器是非常有效和可行的方法。串联电抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流，一方面降低母线上高次谐波的电压畸变，减少线路上的特征次谐波电流；另一方面防止谐波对电容器造成危害，避免电容器装置的接入对电网谐波的过度放大和谐振发生。
3试验项目
3.1驱动器输入端功率测量
使用脉冲控制方式对驱动器进行速度控制，使用功率分析仪测量驱动器在不同转速和负载情况下的功率因数，以及有电抗器和无电抗器时的区别，目的是验证电抗器的无功功率补偿作用，但是电抗器具有保护电容器的作用，去掉后会对电容造成不利影响。
试验步骤：
1) 500rpm空载
500rpm半载20Nm
500rpm满载80Nm，观察电流
2) 1500rpm空载
1500rpm半载20Nm
1500rpm满载80Nm，观察电流
3) 短路电抗器
500rpm空载
500rpm半载20Nm
1500rpm空载
1500rpm半载20Nm
3.2驱动器输出端功率测量
1) 500rpm空载
500rpm半载20Nm
500rpm满载80Nm，用钳形表观察供电电流
2) 1500rpm空载
1500rpm半载20Nm
1500rpm满载80Nm，用钳形表观察供电电流
4试验结果处理
4.1驱动器效率
驱动器输出端的有功功率与输入端的有功功率的比值。
4.2驱动器功率因数
由数据直接读出。
4.3电机效率
驱动器输出端的有功功率与扭矩转速仪测量结果的比值。
4.4电机功率因数
由数据直接读出。

附表
驱动器、电机的功率因数、效率测试
序号
扭矩/Nm
转速/rpm
驱动器P/kW
驱动器λ
驱动器η
电机P/kW
电机λ
电机η
1
0
500

2
20
500

3
80
500

4
0
1500

5
20
1500

6
80
1500

电抗器无功补偿试验
序号
扭矩/Nm
转速/rpm
有电抗器
无电抗器
驱动器P/kW
驱动器λ
驱动器P/kW
驱动器λ
1
0
500

2
20
500

3
0
1500

4
20
1500