專利名稱：一種新型電封閉交流變頻異步測功機系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量變速器(如齒輪變速器、液力變矩器、車輛變速器和分動器等)轉矩、轉速、功率、效率及特性等的電封閉交流變頻異步電機式電力測功機系統。
目前，變速器傳統的測量系統主要有以下兩種類型，一是功率流開放式測功機系統，二是功率流封閉式測功機系統。功率流開放式測功機系統，它的試驗設備由三部分組成，厚動機、受試齒輪裝置及耗能負載裝置。其功率只是由原動機流向耗能負載裝置，功率流是開放型的，試驗能量變成熱能全部被消耗掉。采用的耗能負載裝置有機械制動器、磁粉制動器、電渦流測功器、水力測功器及電力測功器等。這類試驗系統的主要優點是結構較簡單，配置靈活，設備投資相對較低。但它最大的缺點是造成很大的能源浪費。為了收回試驗能量，節約能源，人們普遍用功率流封閉式測功機系統，即功率由原動機流向加載裝置，除系統必需的功率損耗外，其余功率由加載裝置返回給原動機，構成功率流的封閉系統。又包括兩種類型，分別是機械功率流封閉式及電功率流封閉式。兩者相比，電封閉系統結構較為簡單，加載方便，測量準確度較高。電封閉系統主要有以下兩種，一是直流電機式電封閉系統，它由兩臺它勵直流測功電機組成的直流電封閉測功系統。兩臺電機的轉動部分互相連接，電樞繞組并聯投入公共的直流電網。調節兩臺電機的勵磁電流，使一臺作電動機運行，另一臺作發電機加載。發電機發出的電能經電樞繞組回饋給直流電網。這種系統的優點是節約能源，結構簡單，調速和加載方便，但由于直流電機有整流子，結構復雜，極限容量及極限轉速受到很大的限制，難以滿足高速度、大容量測量的要求。測量的高精度要求也難以達到。
以上技術來源于1988年12月機械工業出版社出版朱孝錄等編著的“齒輪的試驗技術與設備”一書。二是交流異步電機式電封閉系統，雖然直流電機調速性能好，但是構造復雜。與直流電機相比，交流鼠籠式異步電機結構簡單，堅固可靠，維護容易，高速性能好。因此交流調速始終是人們長期以來追求的目標。由于電力電子技術的飛速發展，性能優越的交流變頻器得到了廣泛的應用，在許多領域已經取代直流調速。現有的電封閉交流變頻異步測功機系統，包括有變頻器、鼠籠式異步測功電機、聯軸器，一臺變頻器與一臺鼠籠式異步測功電機在電路上相連，另一臺變頻器與另一臺鼠籠式異步測功電機在電路上相連，兩臺測功電機通過聯軸器與被試機械的轉動部分互相連接，兩臺變頻器與三相電網相連接，由三相電網供電，調節變頻器的頻率，使一臺由變頻器供電的測功電機作電動機運行，通過被試機械拖動另一臺由變頻器供電的測功電機作發電機運行，將發電能量通過變頻器回饋給三相電網，構成功率流的電封閉系統。瑞士AVL公司生產的測功機就是這種類型，可以直接用來組成這種電封閉系統。這種系統的優點是，試驗能量得到回收，節省了能源；采用了結構簡單，堅固可靠，維護容易，高速性能好的鼠籠式異步測功電機，測量設備的大容量、高速度、高精度要求較易達到；采用了成熟的、性能優越的變頻調速技術，保護功能強，設備的可靠性好，自動化水平高。另外，這種電封閉的構成是將作發電加載運行的測功機發出的電功率通過變頻器返回到三相交流電網，再由電網對測功電動機供電，它是通過三相電網構成的電功率封閉系統。這種系統目前也存在兩個方面的問題，一是必須采用具有四象限運行的變頻器或者是專門的逆變回網裝置，而不能采用量大面廣，價格相對便宜得多的普通型PWM變頻器。更大的問題是電功率通過變頻器逆變回網會給電網帶來程度不同的諧波污染。而且設備容量越大，影響也越嚴重。為了抑制諧波對電網的干擾，必須采取一系列的抗干擾措施，增加了設備總投資，而且問題仍得不到徹底解決，因此，防止造成電網公害始終是這類系統所面臨的問題。
本發明的目的在于提供供變速器試驗用的電功率內部循環的一種電封閉交流變頻異步測功機系統。
本發明包括有逆變器、鼠籠式異步測功電機、頻率控制器、聯軸器，一臺逆變器與一臺鼠籠式異步測功電機在電路上相連，另一臺逆變器與另一臺鼠籠式異步測功電機在電路上相連，兩臺逆變器之間連接有頻率控制器，兩臺測功電機通過聯軸器與被試機械的轉動部分互相連接，其特征在于還包括一臺整流單元，整流單元的輸入端接三相交流電網，輸出端構成直流匯流排，兩臺逆變器并聯連接到直流匯流排上，當電封閉交流變頻異步測功機系統工作時，兩臺逆變器的輸出為兩臺測功電機提供交流變頻電源，通過頻率控制器增加一臺測功電機的頻率或減小另一臺測功電機的頻率時，可使其中一臺作電動機運行，另一臺超同步速作發電機加載運行，所發出的交流電通過逆變器返回給電動機，于是構成了異步發電機和異步電動機內部的電功率循環的電封閉系統，而不需要將發電能量回饋給交流電網，從交流電網經整流單元輸入的電功率僅用以補充內部的功率損耗，從而解決了給電網帶來諧波污染問題。
本發明的特征還在于由逆變器供電的鼠籠式異步測功電機有三臺或多臺，每臺逆變器都并聯接在直流匯流排上，測功電機通過聯軸器與被試機械的轉動部分互相連接。在汽車齒輪器、分動器試驗中，有時就需要一臺測功機作電動機拖動兩臺測功電機發電，以及反過來兩臺測功機作電動機拖動一臺測功電機發電。
本發明與現有技術比較有以下特點①發電機發出的電能返回到電動機的輸入端而不是被消耗掉，大大節省了能源。特別是在產品的耐久試驗中節省的能源經濟價值十分可觀；②系統采用的是結構簡單、堅固的鼠籠式異步電機。測試系統的高轉速、高精度和高可靠性是直流測功系統所不能相比的；③發電機發出的電能，通過逆變器構成發電機與電動機內部電功率循環，而不需通過逆變回網裝置返回交流電網。這便消除了對交流電網的諧波污染，省去了逆變回網裝置昂貴的設備投資費用。降低了損耗，提高了系統效率。簡化了控制環節，提高了設備運行的可靠性；
④系統可采用商品化普通型系列的整流單元、逆變器組成，極易實現大容量化，系列化，成本相對便宜得多。
本發明適用于齒輪器、液力變矩器、車輛變速器、分動器以及各類車輛傳動裝置等機械設備的功率、轉矩、轉速、效率及特性的測量和工作狀態的模擬試驗。配有計算機接口，可實現全自動控制及檢測。
圖1是本發明的結構原理框圖。
圖2是本發明有三臺測功電機的連接示意圖。
下面結合附圖對本發明作詳細說明。
本發明如圖1所示，包括有逆變器2和3、鼠籠式異步測功電機4和5、頻率控制器6、聯軸器8和9，逆變器2與鼠籠式異步測功電機4相連，逆變器3與另一臺鼠籠式異步測功電機5相連，兩臺逆變器2和3之間連接有頻率控制器6，測功電機4和5通過聯軸器8和9與被試機械轉動部分7互相連接，其特征在于還包括一臺整流單元1，整流單元1的輸入端接三相交流電網，輸出端構成直流匯流排，兩臺逆變器2和3并聯接入直流匯流排。當電封用交流變頻異步測功機系統工作時，三相電網經整流單元1，為逆變器2和3提供直流電源，逆變器2和3為測功電機4和5提供交流變頻電源，通過頻率控制器6，增加一臺測功電機4的頻率或減少另一臺測功電機5的頻率時，可使測功電機4作電動機運行，另一臺測功電機5超同步速度作發電機加載運行，所發出的交流電通過逆變器3返回給逆變器2，再輸送給電動機4，于是構成了異步發電機和電動機內部電功率循環的電封閉系統，而不需要將發電能量回饋給交流電網，從交流電網經整流單元輸入的電功率僅用以補充內部的功率損耗，主要包括整流單元、逆變器的電阻損耗，測功電機的銅耗、鐵耗、機械耗等，從而解決了給電網帶來的諧波污染問題，同時還節省了能量回網裝置的昂貴費用。
本發明的特征還在于鼠籠式異步測功電機有三臺或多臺，如附圖2所示為三臺，其中一臺由逆變器供電的鼠籠式異步測功電機4和另外兩臺分別由各自的逆變器供電的鼠籠式異步測功電機5和10通過聯軸器8、9和11與被試機械的轉動部分互相連接，當電封閉交流變頻異步測功機系統工作時，增加4的頻率或減小5和10的頻率可使4作電動機運行，5和10超同步速度作發電機加載運行，或者反過來，減小4的頻率或增加5和10的頻率可使5和10作電動機運行，4超同步速度作發電機加載運行，這樣就構成了一臺測功電動機和多臺測功發電機或多臺測功電動機和一臺測功發電機內部電功率循環的電封閉系統。在汽車齒輪器、分動器試驗中，有時就需要一臺測功電動機拖動兩臺測功發電機發電，以及反過來，兩臺測功電動機拖動一臺測功發電機發電。
實施例采用一臺15KW整流單元，對兩臺7.5KW逆變器提供直流電源，逆變器的輸出為兩臺7.5KW鼠籠式異步測功電機提供交流變頻電源。兩臺測功電機通過被試齒輪器同軸連接。啟動頻率控制器使測功發電機的定子電流頻率慢慢下降，發出的電功率通過逆變器返回到電動機，形成功率流的電封閉系統。
權利要求
1．一種電封閉交流變頻異步測功系統，包括有逆變器2和3、鼠籠式異步測功電機4和5、頻率控制器6、聯軸器8和9，逆變器2與鼠籠式異步測功電機4相連，逆變器3與鼠籠式異步測功電機5相連，兩臺逆變器2和3之間連接有頻率控制器6，測功電機4和5通過聯軸器8和9與被試機械轉動部分7互相連接，本發明的特征在于還包括一臺整流單元1，整流單元1的輸入端接三相交流電網，輸出端構成直流匯流排，兩臺逆變器2和3并聯接入直流匯流排。
2．根據權利要求1所述的一種電封閉交流測功機系統，其特征在于鼠籠式異步測功電機有三臺或多臺，其中一臺由逆變器供電的鼠籠式異步測功電機4和另外兩臺分別由各自的逆變器供電的鼠籠式異步測功電機5和10，測功電機4、5、10通過聯軸器8、9、11與被試機械的轉動部分互相連接。
全文摘要
本發明涉及一種電封閉交流變頻異步測功機系統,包括有逆變器2和3、鼠籠式異步測功電機4和5、頻率控制器6、聯軸器8和9,逆變器2與鼠籠式異步測功電機4相連,逆變器3與另一臺鼠籠式異步測功電機5相連,兩臺逆變器2和3之間連接有頻率控制器6,測功電機4和5通過聯軸器8和9與被試機械轉動部分7互相連接,其特征在于還包括一臺整流單元1,整流單元1的輸入端接三相交流電網,輸出端構成直流匯流排,兩臺逆變器2和3并聯接入直流匯流排。
文檔編號G01L3/00GK1224153SQ98112319
公開日1999年7月28日 申請日期1998年1月20日 優先權日1998年1月20日
發明者張桂香, 曾利權, 賴烈恩, 周臘吾, 龔金科, 高文捷 申請人:湖南大學
專業數控銑床產品供應商
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