Электрический динамометр – это комплексное испытательное оборудование для проверки производительности различных силовых установок. Он в основном используется для проверки входной мощности вентиляторов, водяных насосов, гидравлических или зубчатых передач, а также может использоваться для проверки выходной мощности двигателей. Это полнофункциональное (как для работы в электрическом режиме, так и в режиме генерации электроэнергии), высокопроизводительное и важное испытательное оборудование. Он коаксиально подключается к испытуемому двигателю через соединитель вала и используется для имитации и управления нагрузкой испытуемого двигателя, измерения таких параметров, как крутящий момент, скорость, ток, напряжение, мощность, КПД и т. д. двигателя. Также он подходит для других специальных испытаний мощности, таких как испытания на безопасность, испытания на динамическую балансировку и т. д.
Пример применения устройства обратной связи выпрямителя PFA в динамометрической промышленности
Анализ действующей схемы системы управления динамометром:
Первый вариант:
Для удовлетворения эксплуатационных требований динамометра используется интегрированная машина с обратной связью (четырехквадрантный преобразователь частоты) от ABB и Siemens. Такое решение отличается высокой ценой, высокой точностью крутящего момента и стабильной скоростью.
Второй вариант:
Использование обычных векторных преобразователей частоты ABB и Siemens с выпрямляющим устройством обратной связи PFA позволяет удовлетворить эксплуатационные требования динамометра. Такое решение объединяет в себе универсальные преимущества векторных алгоритмов преобразователей частоты ABB и Siemens, а точность крутящего момента и постоянство скорости полностью отвечают требованиям к точности динамометра. С другой стороны, использование выпрямляющего устройства обратной связи PFA обеспечивает более высокую экономическую эффективность и стабильно возвращает энергию от испытательного двигателя в сеть в режиме генерации электроэнергии с уровнем гармоник тока <5% и уровнем гармоник напряжения <1%.
Третий вариант:
Отечественные четырехквадрантные преобразователи частоты имеют схожие цены со вторым решением, но векторный алгоритм отечественных преобразователей частоты ограничен, особенно в части контроля точности устойчивости и точности крутящего момента, которые влияют на производительность динамометра.
Описание базовой технологии устройства обратной связи PFA Rectification:
⑴ Использование высокоскоростного центрального процессора DSP:
Модернизация программного обеспечения управления выпрямлением с обратной связью нового поколения с точной точностью управления, хорошей стабильностью, меньшим количеством гармоник и сильной помехоустойчивостью;
⑵ Внедрение новейшей в отрасли технологии модуляции SVPWM:
Модернизация технологии векторного управления SVPWM нового поколения для соответствия требованиям национальных стандартов обратной связи по выпрямлению гармоник тока;
⑶ Стандартный интерфейс RS485 и обратная связь по отображению мощности:
Изделие стандартно оснащено интерфейсом RS485 и дисплеем для связи с клавиатурой, а все параметры управления программным обеспечением открыты для отображения и отладки, что делает мониторинг изделия удобным;
⑷ Предотвращение эффекта островков:
Программное обеспечение отслеживает состояние воздушной энергосистемы в режиме реального времени и немедленно прекращает подачу электроэнергии в сеть при ее отключении, чтобы предотвратить эффект изолирования;
⑸ Внедрение технологии LC-фильтрации:
Оптимизировать LC-фильтрацию для эффективного подавления гармоник и электромагнитных помех с коэффициентом гармонических искажений напряжения и тока < 5%, обеспечивая обратную связь чистой электроэнергии;
Внедрение технологии автоматического определения последовательности фаз:
Модернизировать технологию автоматической дискриминации последовательности фаз, позволяющую свободно подключать последовательность фаз трехфазной электросети без необходимости ручной дифференциации;
Модернизация конструкции оборудования с выходом за рамки требований национального стандарта по сопротивлению напряжению:
Новая модернизированная конструкция оборудования соответствует требованиям выдерживаемого напряжения 2500 вольт переменного тока в течение 1 минуты с током утечки менее 2 мА, что значительно ниже национального стандарта 30 мА;
⑻ Улучшить уровень тока обратной связи выпрямления машины:
Новое модернизированное аппаратное и управляющее программное обеспечение, что позволило сократить объем машины более чем на 31% и увеличить ток на 34%;
Настройте предохранители:
Настройте предохранители постоянного тока и трехфазного переменного тока, обеспечьте защиту от короткого замыкания и безопасную работу инвертора;
⑽ Встроенное входное фильтрующее устройство, полная фильтрация шумов процесса, помехи в электросети составляют 1/4 от помех обычных коммерческих преобразователей частоты;
⑾ Встроенный активный выпрямитель с обратной связью, который может возвращать рекуперированную электроэнергию в сеть. Встроенный реактор и фильтр могут быть напрямую подключены к сети с эффективностью обратной связи до 97%. Экономия энергии на 20–50% больше, чем у обычных преобразователей частоты, с теплопотерями менее 3% при резистивном торможении, что снижает источники тепла и повышает коэффициент безопасности.
12. Встроенный активный выпрямитель с обратной связью, использующий выпрямление IGBT, может снизить мощность электросети на 15–25 % по сравнению с использованием выпрямительного моста обычного преобразователя частоты;
⒀ Встроенный выпрямитель с обратной связью, активный входной каскад, коэффициент мощности до 0,99;
Встроенная активная обратная связь выпрямителя во время номинальной работы обеспечивает искажение THD напряжения сети менее 5%, а искажение THD тока сети менее 5%, что соответствует требованиям к качеству сети;
Универсальный привод, совместимый с контроллерами синхронных двигателей с постоянными магнитами и асинхронных двигателей;
Функция связи 485, поддерживающая основной протокол связи 485 в режиме RTU;
⒄ Он имеет множество функций защиты, таких как защита от перегрузки по току, перегрузки, короткого замыкания, перенапряжения, перенапряжения оборудования, пониженного напряжения, потери фазы электросети, амплитуды электросети, перегрева, внешнего неисправного входа и т. д., для обеспечения более безопасной и надежной работы системы;
Простота установки, отладки и эксплуатации, удобство обслуживания и ремонта;
Анализ случая применения устройства обратной связи выпрямителя динамометра:
Компания Tianjin Keda Power Testing Technology Co., Ltd. специализируется на испытаниях мотоциклов, автомобилей, двигателей и их ключевых компонентов, имея более чем 20-летний опыт разработки. С 2008 года она использует универсальный векторный преобразователь частоты Siemens и наше решение – устройство обратной связи выпрямителя PFA.
Если взять в качестве примера электрический динамометр переменного тока ACD-11, который является специализированным испытательным оборудованием для стендов для испытаний небольших бензиновых двигателей общего назначения, то в системе применены технологии управления двигателем переменного тока и преобразования частоты, а также компьютерные технологии и программное обеспечение для тестирования, что позволяет удовлетворить требования к испытаниям небольших бензиновых двигателей общего назначения.
2. Основные функции:
1. Эта система в основном состоит из следующих частей:
(1) Хост: динамометр переменного тока;
(2) Управление динамометром: устройство регулирования скорости переменного тока с переменной частотой SIEMENS, с использованием ручной ручки для настройки точки рабочего состояния;
(3) Часть обнаружения и обработки данных: использование промышленных управляющих компьютеров для обнаружения и отображения различных параметров обнаружения, управления данными, печати отчетов об испытаниях и построения кривых характеристик двигателя;
2. Благодаря полностью цифровому устройству управления SIEMENS, электрический динамометр переменного тока имеет два рабочих режима: электрический и динамометрический. В электрическом режиме он может автоматически управлять двигателем, а в динамометрическом режиме – нагружать двигатель, обеспечивая быструю и стабильную работу.
3. Во время работы динамометра механическая энергия двигателя возвращается в сеть через устройство обратной связи выпрямителя PFA. При работе динамометра ниже номинальной частоты вращения двигателя с регулируемой частотой вращения он может достичь номинального крутящего момента динамометра. При работе динамометра выше номинальной частоты вращения двигателя с регулируемой частотой вращения он может достичь номинальной мощности динамометра;
4. Динамометр использует режим постоянного управления скоростью или постоянным крутящим моментом;
Точность тестирования системы обеспечивает точность управления универсальным векторным преобразователем частоты Siemens.
(1) Скорость: ± 0,2% ± 1 об/мин;
(2) Крутящий момент: ± 1%;
