Ein elektrischer Dynamometer ist ein umfassendes Prüfgerät zur Leistungsprüfung verschiedener Kraftmaschinen. Es wird hauptsächlich zur Prüfung der Eingangsleistung von Ventilatoren, Wasserpumpen, Hydraulik- oder Getrieben eingesetzt und kann auch zur Prüfung der Ausgangsleistung von Motoren verwendet werden. Es handelt sich um ein voll funktionsfähiges (sowohl unter elektrischen als auch unter Stromerzeugungsbedingungen), leistungsstarkes und wichtiges Prüfgerät. Es wird koaxial über einen Wellenverbinder mit dem zu prüfenden Motor verbunden und dient dazu, die Last des Motors zu simulieren und zu steuern sowie Parameter wie Drehmoment, Drehzahl, Stromstärke, Spannung, Leistung, Wirkungsgrad usw. zu messen. Darüber hinaus findet es Anwendung in weiteren speziellen Leistungsprüfungen, wie z. B. Sicherheitsprüfungen und dynamischen Auswuchtversuchen.
Anwendungsbeispiel eines PFA-Gleichrichter-Rückkopplungsgeräts in der Dynamometerindustrie
Analyse des aktuellen Dynamometer-Steuerungssystems:
Die erste Option:
Um die Betriebsanforderungen des Dynamometers zu erfüllen, wird eine integrierte Frequenzumrichtermaschine (Vierquadranten-Frequenzumrichter) von ABB und Siemens eingesetzt. Diese Lösung zeichnet sich durch einen hohen Preis, eine gute Drehmomentgenauigkeit und eine stabile Drehzahlgenauigkeit aus.
Die zweite Option:
Um die Betriebsanforderungen des Dynamometers zu erfüllen, werden herkömmliche Vektor-Frequenzumrichter von ABB und Siemens mit PFA-Gleichrichter-Rückkopplungseinrichtung eingesetzt. Diese Lösung vereint die Vorteile der Vektoralgorithmen der Frequenzumrichter von ABB und Siemens und gewährleistet eine Drehmoment- und Drehzahlgenauigkeit, die den Anforderungen des Dynamometers vollumfänglich entspricht. Die PFA-Gleichrichter-Rückkopplungseinrichtung bietet zudem eine höhere Kosteneffizienz und speist die Energie des zugehörigen Testmotors im Stromerzeugungsbetrieb stabil ins Netz zurück, mit Stromoberschwingungen unter 5 % und Spannungsoberschwingungen unter 1 %.
Die dritte Option:
Inländische Vierquadranten-Frequenzumrichter haben ähnliche Preise wie die zweite Lösung, aber der Vektoralgorithmus inländischer Frequenzumrichter ist begrenzt, insbesondere bei der Kontrolle der Stabilitätsgenauigkeit und der Drehmomentgenauigkeit, die die Leistung des Dynamometers beeinflussen.
Kerntechnologiebeschreibung des PFA-Gleichrichtungs-Rückkopplungsgeräts:
⑴ Einsatz einer Hochgeschwindigkeits-DSP-Zentraleinheit:
Upgrade der neuen Generation der Gleichrichter-Rückkopplungsregelungssoftware mit präziser Regelungsgenauigkeit, guter Stabilität, geringeren Oberschwingungen und starker Störfestigkeit;
⑵ Einführung der branchenweit neuesten SVPWM-Modulationstechnologie:
Die SVPWM-Vektorregelungstechnologie der neuen Generation soll so aufgerüstet werden, dass sie die Anforderungen der nationalen Normen für Gleichrichtungsrückkopplung hinsichtlich Stromoberschwingungen erfüllt.
⑶ Standardmäßige RS485-Kommunikation und Anzeige der Rückkopplungsleistung:
Das Produkt verfügt standardmäßig über eine RS485-Schnittstelle und ein Tastaturdisplay. Alle Software-Steuerungsparameter sind zur Anzeige und zum Debuggen zugänglich, was die Produktüberwachung erleichtert.
⑷ Inselbildungseffekt verhindern:
Die Software überwacht den Zustand des Luftstromnetzes in Echtzeit und stoppt sofort die Rückführung elektrischer Energie in das Netz, wenn dieses unterbrochen wird, um Inselbildungseffekte zu verhindern;
⑸ Anwendung der LC-Filtertechnologie:
Optimierte LC-Filterung zur effektiven Unterdrückung von Oberschwingungen und elektromagnetischen Störungen mit einem Klirrfaktor (THD) von Spannung und Strom von unter 5 %, um die Rückführung sauberer elektrischer Energie zu gewährleisten;
Anwendung der automatischen Phasensequenzdiskriminierungstechnologie:
Verbesserung der automatischen Phasensequenzunterscheidungstechnologie, wodurch die Phasensequenz des Dreiphasen-Stromnetzes frei angeschlossen werden kann, ohne dass eine manuelle Unterscheidung erforderlich ist;
Hardware-Design über die nationalen Normvorgaben für Spannungsfestigkeit hinaus verbessern:
Das neu verbesserte Hardware-Design erfüllt die Anforderung einer 1-minütigen Spannungsfestigkeit von 2500 Volt Wechselstrom bei einem Leckstrom von weniger als 2 mA, weit unter dem nationalen Standard von 30 mA;
⑻ Verbesserung des Gleichrichtungsrückkopplungsstrompegels der Maschine:
Neu aufgerüstete Hardware und Steuerungssoftware, wodurch das Maschinenvolumen des Produkts um über 31 % reduziert und der Stromverbrauch um 34 % erhöht wurde;
Sicherungen konfigurieren:
Gleichstrom- und dreiphasige Wechselstromsicherungen konfigurieren, einen Kurzschlussschutz sicherstellen und den sicheren Betrieb des Wechselrichters gewährleisten;
⑽ Eingebaute Eingangsfiltervorrichtung, vollständige Prozessrauschfilterung, Störungen des Stromnetzes betragen nur 1/4 derjenigen von herkömmlichen kommerziellen Frequenzumrichtern;
⑾ Eingebauter Gleichrichter mit aktiver Rückkopplung, der die zurückgewonnene elektrische Energie ins Netz zurückspeisen kann. Eingebaute Drossel und Filter ermöglichen den direkten Anschluss an das Stromnetz mit einem Wirkungsgrad der Energierückkopplung von bis zu 97 %. Energieeinsparung von 20 % bis 50 % gegenüber herkömmlichen Frequenzumrichtern, Wärmeverluste unter 3 % der Widerstandsbremsung, Reduzierung von Wärmequellen und Erhöhung des Sicherheitsfaktors;
12. Ein eingebauter aktiver Eingangsleiter mit Gleichrichterrückkopplung, der IGBT-Gleichrichtung nutzt, kann die Kapazität des Stromnetzes im Vergleich zur Gleichrichtung mit einem herkömmlichen Frequenzumrichter um 15 bis 25 % reduzieren;
⒀ Eingebaute Gleichrichter-Rückkopplung, aktive Eingangsstufe, Leistungsfaktor bis zu 0,99;
Eingebaute Gleichrichter-Rückkopplung im aktiven Eingangsbereich, während des Nennbetriebs beträgt die THD-Verzerrung der Netzspannung weniger als 5 % und die THD-Verzerrung des Netzstroms weniger als 5 %, wodurch die Qualitätsanforderungen des Netzes erfüllt werden;
Rundumantrieb, kompatibel mit Permanentmagnet-Synchronmotoren und Asynchronmotorsteuerungen;
485-Kommunikationsfunktion, Unterstützung des gängigen 485-Kommunikationsprotokolls im RTU-Modus;
⒄ Es verfügt über zahlreiche Schutzfunktionen wie Überstrom-, Überlast-, Kurzschluss-, Überspannungs-, Hardware-Überspannungs-, Unterspannungs-, Phasenausfall-, Amplituden-, Überhitzungs- und externe Fehlereingangsschutz usw., um einen sichereren und zuverlässigeren Systembetrieb zu gewährleisten;
Einfache Installation, Fehlersuche und Bedienung, bequeme Wartung und Instandhaltung;
Anwendungsfallanalyse einer Dynamometer-Gleichrichter-Rückkopplungsvorrichtung:
Tianjin Keda Power Testing Technology Co., Ltd. ist seit über 20 Jahren auf die Prüfung von Motorrädern, Automobilen, Motoren und deren Schlüsselkomponenten spezialisiert. Seit 2008 setzt das Unternehmen den universellen Vektorfrequenzumrichter von Siemens und unsere PFA-Gleichrichter-Rückkopplungslösung ein.
Am Beispiel des Wechselstrom-Elektrodynamometers ACD-11, einem Spezialprüfgerät für kleine Allzweck-Benzinmotoren, lässt sich zeigen, dass das System Wechselstrommotor- und Frequenzumwandlungssteuerungstechnik sowie Computertechnik und Testsoftware einsetzt, um die Prüfanforderungen für kleine Allzweck-Benzinmotoren zu erfüllen.
2. Hauptfunktionen:
1. Dieses System besteht im Wesentlichen aus folgenden Teilen:
(1) Wirt: Wechselstrom-Leistungsdynamometer;
(2) Dynamometersteuerung: SIEMENS AC-Frequenzumrichter, mit manuellem Drehknopf zur Einstellung des Betriebspunktes;
(3) Detektions- und Datenverarbeitungsteil: Verwendung von industriellen Steuerungscomputern zur Detektion und Anzeige verschiedener Detektionsparameter, zur Datenverwaltung, zum Drucken von Testberichten und zum Zeichnen von Motorkennlinien;
2. Der Wechselstrom-Dynamometer ist mit einem volldigitalen Steuergerät von SIEMENS ausgestattet und verfügt über zwei Betriebszustände: elektrisch und Dynamometer. Im elektrischen Betrieb treibt er den Motor automatisch an, im Dynamometerbetrieb belastet er den Motor und zeichnet sich durch schnelle und stabile Regelungseigenschaften aus.
3. Während des Dynamometerbetriebs wird die mechanische Energie des Motors über eine PFA-Gleichrichter-Rückkopplungseinrichtung in das Stromnetz zurückgespeist. Wenn das Dynamometer unterhalb der Nenndrehzahl des Frequenzumrichters arbeitet, kann es sein Nenndrehmoment erreichen. Wenn das Dynamometer oberhalb der Nenndrehzahl des Frequenzumrichters arbeitet, kann es seine Nennleistung erreichen.
4. Der Dynamometer arbeitet im Konstantdrehzahl- oder Konstantdrehmoment-Regelmodus;
Die Genauigkeit der Systemprüfung gewährleistet die Regelgenauigkeit des universellen Vektor-Frequenzumrichters von Siemens.
(1) Geschwindigkeit: ± 0,2 % ± 1 U/min;
(2) Drehmoment: ± 1%;
