电力测功机易登百科

电力测功机测试系统采用交流变频回馈加载，加载能量通过交流负载发电机回馈电网；扭矩、转速通过扭矩传感器直接测量；电量综合测量仪表检测电流、电压、频率、功率因数等；计算机自动检测、显示并完成数据处理、报表及各种曲线。利用电机测量各种动力机械轴上输出的转矩，并结合转速以确定功率的设备。因为被测量的动力机械可能有不同转速，所以用作电力测功机的电机必须是可以平滑调速的电机。电力测功机分直流电力测功机和交流电力测功机，目前用得较多的是交流电力测功机。    

一、概述

1、传统测功机

传统的加载方式有电涡流测功机，磁滞测功机，磁粉测功机等。电涡流加载低速性能不好，低速时甚至无法加载；磁粉测功机无法用于高速场合，而磁滞测功机不能适用于大功率场合，而且以上类型的测功机均需要安装冷却水循环系统。

2、电力测功机

a.电力测功机即电回馈加载其加载能量回馈利用,特别是在大功率加载试验和寿命老化试验时,其节能效果非常可观(节能效果取决于试验台的传动效率,一般都在70%左右),从而使得试验台运行成本大大降低.而且因此实验室的配电容量也可以大大减少,从而其试验台投资成本也大大节约; 

b.电力测功机加载特性非常好,无论是高转速还是低转速(极低转速甚至是零转速下)都能进行稳定加载,而且其加载稳定性是以往任何加载设备所不能比拟的!(额定转速以下恒扭矩加载,额定转速以上恒功率加载).

c.采用独特的全数字控制装置，电力测功机具有电力-测功两种运行状态，可以运行在四象限状态，既可以作发电机运转，又可以作电动机运转；既可以正向加载，也可反向加载。

d.测功运行时将发电机机械能量转换为电能消耗（回馈电网），节约能源，其节能效果非常明显。

e.动态响应快，控制特性好。

f.结构简单，稳定性、可靠性好，使用方便，维护简单。

g.恒扭矩和恒转速控制稳定度是其他加载器无可比拟的，它可以在全程转速（甚至在零转速下）和扭矩范围内保持极高的稳定性（0.1%-0.3%）。

h.可以很方便的实现零扭矩和零转速启动，以完成真正的对电网和机械的无冲击软启动。

i.可以非常理想的完成异步电机的性能试验，包括M-S曲线的测试、转矩、堵转转矩的测试。

j.根据被试电机特点，合理选择电力测功机类型，交流电力测功机尤适用于电机转速较高的场合。

二、电力测功机的分类

电力测功机有直流电力测功机和交流电力测功机之分：

 1、直流电力测功机，由直流电机、测力计和测速发电机组合而成。直流电机的定子由独立的轴承座支承，它可以在某一角度范围内自由摆动。机壳上带有测力臂，它与测力计配合，可以检测定子所受到的转矩。根据直流电机原理，电机的电磁转矩同时施加于定子和转子。定子所受到的转矩与转子所受到的转矩大小相等，方向相反，所以转轴上的转矩可以由定子上量测。运行中轴承、电刷和风致摩擦等引起的机械转矩，会使定子和转子所受的转矩不完全相等，这给测量所带来的误差需要加以考虑。由于直流电机整流子需要专业维护,无法高转速运转,而且逆变器回馈质量不好,功率因数较低,容易引起颠覆故障,特别是在较大功率时.因此现在我们一般不建议采用.

2、交流电力测功机即交流变频回馈加载,由于是采用了标准的变频(或侍服)电机和四象限变频器设计制造,高低转速均可使用,而且其可靠性(免维护性)非常好;回馈质量好(波形畸变好于5%甚至可以做得更好),功率因数在98%-100%.由于具有以上良好的特性,交流变频回馈加载的交流测功机近年来由于四象限变频技术的成熟二得到了非常广泛的应用.

 交流变频回馈有电源回馈和母线回馈两种形式.母线回馈形式统一考虑驱动和加载,加载能量通过内部母线驱动逆变器的输入端,而不回馈电源.对电源不产生任何影响,电源提供的只是试验台损耗部分能量而已.母线回馈形式适合于类似齿轮箱试验台/车桥试验台等传动机械试验.

三、电力测功机的主要功能                                              

该系统可以完成2800KW以下三相异步电机的主要型式试验项目，包括：

1、绕组在实际冷却状态下直流电阻的测定

2、空载特性试验：空载电流和空载损耗的测定，铁耗、机械耗等的测定，空载特性曲线绘制

3、堵转特性试验：堵转电流、堵转转矩和功率的测定，堵转特性曲线绘制

4、负载试验：额定电压频率下，定子绕组损耗、转子绕组损耗和负载杂散损耗（直接/间接法），总损耗及输出功率的测定，负载特性曲线绘制。

5、效率的确定：效率试验方法，A、B、C、E、F五种

6、发热试验(电阻温升/温度试验)

7、大转矩测定：可检测M-S曲线

8、小转矩测定：可检测M-S曲线

9、离心开关断开速度测定

10、其它试验：超速试验、电容端电压的测定、过转矩、过电流试验

四、电力测功机的主要特点:

1、检测系统满足GB1032-2005 《三相异步电动机试验方法》

2、采用Z2或Z4系列直流电机为负载，加载控制为直流回馈装置，直流电机运行在四象限状态，不需要水冷却系统，大大节约能源

3、可以非常方便进行M-S曲线试验，曲线平滑，并实现大、小转矩的测量

4、可以很方便的实现零转矩零转速启动，全过程试验中转矩、转速控制稳定性好

5、堵转试验可采用专用堵转夹具、拉压传感器等组成并自动实现采集

6、系统软件严格按照标准编制，内置各种系列电机标准数据，自动生成各种分报表和汇总报表

7、本系统尤其适用于电机检测机构及大中型电机试验站的中小型电机测试，是中小型电机行业能效测试和认证的设备

8、本系统同时适合电动汽车电机的测试

五、电力测功机的技术指标：

1、转矩测量精度：±0.5%或0.2%)

2、转速测量精度：±0.2%

3、电压、电流、功率精度：0.5级（或0.2级）

4、直流电阻精度：±0.2%

5、温度测量精度：0.5%

六、电力测功机主要配置

1、直流电力测功机配置

a.三相电参数测量仪(数字功率计)

b.测功机控制器(转矩转速测试仪)

c.加载装置(直流电机)

d.转矩转速传感器

e.试验平板

f.回馈控制装置

g.堵转测量装置

h.试验控制台及控制系统

i.直流电阻、温度采集装置

j.试验电源

k.其他电气装置

2、交流电力测功机配置

a.交流电力测功机主机一台

b.电气控制柜一台（内含：交流电机控制装置、逻辑控制电路、接口电路、负载电阻箱）

c.操作台一台（内含：测功机控制器一台、电参数测量仪一台、其它测量仪器 ，电脑、打印机各一套）

d.铸铁平板、夹具           一套

e.转矩转速传感器           一套

f.专用测试软件             一套

g.强电柜                   一套

h.电源装置                 一套

七、二象限. 四象限变频器介绍

交流变频回馈控制器本质上是一台采用矢量控制理论(或DTC直接扭矩控制)设计制造的四象限变频器.下面我们通过对矢量控制理论和四象限变频器的叙述加深对交流变频回馈加载(电力测功机)原理的理解.

普通的变频器大都采用二极管整流桥将交流电转化成直流，然后采用IGBT逆变技术将直流转化成电压频率皆可调整的PWM交流。这种变频器只能工作在电动状态，所以称之为两象限变频器。由于两象限变频器采用二极管整流桥，无法实现能量的双向流动，所以没有办法将电机回馈系统的能量送回电网。在一些电动机要回馈能量的应用中，比如电梯，提升，离心机系统，只能在两象限变频器上增加电阻制动单元。将电动机回馈的能量消耗掉。另外，在一些大功率的应用中，二极管整流桥对电网产生严重的谐波污染。

IGBT功率模块可以实现能量的双向流动，如果采用IGBT做整流桥，用高速度、高运算能力的DSP产生PWM控制脉冲。一方面可以调整输入的功率因数，消除对电网的谐波污染，让变频器真正成为“绿色产品”。另一方面可以将电动机回馈产生的能量反送到电网，达到彻底的节能效果。