O dinamômetro elétrico é um equipamento de teste abrangente para avaliar o desempenho de diversas máquinas de potência. É utilizado principalmente para testar a potência de entrada de ventiladores, bombas d'água, transmissões hidráulicas ou por engrenagens, podendo também ser usado para testar a potência de saída de motores. Trata-se de um equipamento de teste completo (com condições de geração de energia elétrica e mecânica), de alto desempenho e importância. É conectado coaxialmente ao motor testado por meio de um conector de eixo, sendo utilizado para simular e controlar a carga do motor, medindo parâmetros como torque, velocidade, corrente, tensão, potência, eficiência, etc. Também é utilizado em outros projetos especiais de teste de potência, como testes de segurança, experimentos de balanceamento dinâmico, etc.
Caso de aplicação do dispositivo de realimentação do retificador PFA na indústria de dinamômetros
Análise do esquema atual do sistema de controle do dinamômetro:
A primeira opção:
Utilize máquinas integradas de realimentação de frequência variável da ABB e Siemens (conversores de frequência de quatro quadrantes) para atender aos requisitos operacionais do dinamômetro. Este tipo de solução apresenta alto custo, boa precisão de torque e estabilidade na precisão da velocidade.
A segunda opção:
Utilizando conversores de frequência vetoriais comuns da ABB e da Siemens com um dispositivo de realimentação retificadora PFA, atendemos aos requisitos operacionais do dinamômetro. Essa solução integra as vantagens universais dos algoritmos vetoriais dos conversores de frequência da ABB e da Siemens, e a precisão do torque e da velocidade constante atende plenamente aos requisitos de precisão do dinamômetro. Além disso, o uso do dispositivo de realimentação retificadora PFA apresenta maior custo-benefício e realimenta de forma estável a energia do motor de teste associado à rede elétrica, com harmônicos de corrente <5% e harmônicos de tensão <1%.
A terceira opção:
Os conversores de frequência domésticos de quatro quadrantes têm preços semelhantes à segunda solução, mas o algoritmo vetorial desses conversores é limitado, principalmente no controle da precisão da estabilidade e da precisão do torque, que afetam o desempenho do dinamômetro.
Descrição da tecnologia principal do dispositivo de feedback de retificação PFA:
⑴ Adoção de unidade central de processamento DSP de alta velocidade:
Atualize o software de controle de feedback de retificação de nova geração, com precisão de controle exata, boa estabilidade, menos harmônicos e forte capacidade anti-interferência;
⑵ Adoção da mais recente tecnologia de modulação SVPWM do setor:
Aprimorar a tecnologia de controle vetorial SVPWM de nova geração para atender aos requisitos das normas nacionais de realimentação de retificação para harmônicos de corrente;
⑶ Comunicação RS485 padrão e indicador de potência com feedback:
O produto vem de fábrica com comunicação RS485 e display de comunicação por teclado, e todos os parâmetros de controle do software são abertos para visualização e depuração, facilitando o monitoramento do produto;
⑷ Prevenir o efeito de ilhamento:
O software monitora o estado da rede elétrica aérea em tempo real e interrompe imediatamente o fornecimento de energia elétrica à rede quando esta é cortada, para evitar o efeito de ilhamento;
⑸ Adoção da tecnologia de filtragem LC:
Otimize a filtragem LC para suprimir eficazmente harmônicos e interferências eletromagnéticas, com THD de tensão e corrente <5%, garantindo o fornecimento de energia elétrica limpa;
Adoção da tecnologia de discriminação automática de sequência de fases:
Aprimoramento da tecnologia de discriminação automática de sequência de fases, permitindo a conexão livre da sequência de fases da rede elétrica trifásica sem a necessidade de diferenciação manual;
Aprimoramento do projeto de hardware além dos requisitos padrão nacionais para resistência à tensão:
O novo design de hardware atualizado atende ao requisito de uma tensão suportável de 2500 volts CA por 1 minuto, com uma corrente de fuga inferior a 2mA, muito abaixo do padrão nacional de 30mA;
⑻ Melhorar o nível da corrente de realimentação de retificação da máquina:
Hardware e software de controle recentemente atualizados, reduzindo o volume da máquina do produto em mais de 31% e aumentando a corrente em 34%;
Configurar fusíveis:
Configure os fusíveis CC e CA trifásicos, assegure-se de que a proteção contra curto-circuito esteja instalada e garanta o funcionamento seguro do inversor;
⑽ Dispositivo de filtragem de entrada integrado, filtragem completa de ruído do processo, interferência na rede elétrica é 1/4 daquela dos conversores de frequência comerciais comuns;
⑾ Front-end ativo com feedback de retificador integrado, capaz de realimentar a energia elétrica regenerada para a rede. Reator e filtro integrados, podendo ser conectado diretamente à rede elétrica, com eficiência de feedback de energia de até 97%. Economia de energia de 20% a 50% superior à dos conversores de frequência convencionais, com perda de calor inferior a 3% da resistência de frenagem, reduzindo as fontes de calor e aumentando o fator de segurança;
12. O circuito de feedback ativo integrado na entrada, usando retificação IGBT, pode reduzir de 15% a 25% a capacidade da rede elétrica em comparação com o uso de uma ponte retificadora de conversor de frequência convencional;
⒀ Front-end ativo com feedback de retificador integrado, fator de potência de até 0,99;
Com circuito de realimentação ativa do retificador integrado, durante a operação nominal, a distorção harmônica total (THD) da tensão da rede é inferior a 5% e a distorção harmônica total (THD) da corrente da rede é inferior a 5%, atendendo aos requisitos de qualidade da rede;
Acionamento universal, compatível com controladores de motores síncronos de ímã permanente e motores assíncronos;
Função de comunicação 485, compatível com o protocolo de comunicação 485 convencional no modo RTU;
• Possui múltiplas funções de proteção, como sobrecorrente, sobrecarga, curto-circuito, sobretensão, sobretensão de hardware, subtensão, perda de fase da rede elétrica, amplitude da rede elétrica, superaquecimento, entrada de falha externa, etc., para garantir uma operação do sistema mais segura e confiável;
Fácil de instalar, depurar e operar, com manutenção e conservação convenientes;
Análise de caso de aplicação de um dispositivo de realimentação de retificador de dinamômetro:
A Tianjin Keda Power Testing Technology Co., Ltd. dedica-se principalmente ao teste de motocicletas, automóveis, motores e seus componentes principais, com uma trajetória de desenvolvimento de mais de 20 anos. Desde 2008, utiliza o conversor de frequência vetorial universal da Siemens e nossa solução de dispositivo de feedback de retificador PFA.
Tomando como exemplo o dinamômetro elétrico CA ACD-11, um equipamento de teste especializado para bancadas de teste de pequenos motores a gasolina de uso geral, o sistema adota tecnologia de controle de motor CA e conversão de frequência, bem como tecnologia de computador e software de teste, para atender aos requisitos de teste de pequenos motores a gasolina de uso geral.
2. Funções principais:
1. Este sistema é composto principalmente pelas seguintes partes:
(1) Host: dinamômetro de potência CA;
(2) Controle do dinamômetro: dispositivo de regulação de velocidade de frequência variável CA SIEMENS, usando botão manual para ajustar o ponto de condição de operação;
(3) Parte de detecção e processamento de dados: utilização de computadores de controle industrial para detectar e exibir vários parâmetros de detecção, gerenciar dados, imprimir relatórios de teste e desenhar curvas características do motor;
2. Adotando um dispositivo de controle totalmente digital da SIEMENS, o dinamômetro elétrico CA possui dois estados de operação: elétrico e dinamômetro. No modo elétrico, ele pode acionar o motor para funcionar automaticamente e, no modo dinamômetro, aplica carga ao motor, com características de controle rápidas e estáveis;
3. Durante a operação do dinamômetro, a energia mecânica do motor é devolvida à rede elétrica através de um dispositivo de realimentação retificador PFA. Quando o dinamômetro opera abaixo da velocidade nominal do motor de frequência variável, ele pode atingir a capacidade de torque nominal do dinamômetro. Quando o dinamômetro opera acima da velocidade nominal do motor de frequência variável, ele pode atingir a potência nominal do dinamômetro;
4. O dinamômetro adota o modo de controle de velocidade constante ou o modo de controle de torque constante;
A precisão dos testes do sistema mantém a precisão de controle do conversor de frequência vetorial universal da Siemens.
(1) Velocidade: ± 0,2% ± 1r/min;
(2) Torque: ± 1%;
