三相组合式无功跟随负载箱的制作方法

本实用新型涉及船舶发电机测试技术领域，特别是一种三相组合式无功跟随负载箱。

背景技术：

发电机组是船舶的动力源头，只有发电机组的正常运作才能确保船舶的安全航行，而船舶发电机组经常会因为燃油燃烧不充分，活塞、喷嘴积碳，缸体磨损加剧，整机效率降低等问题，造成发电机组的欠载故障，而经常在故障发生后才发现发电机组的性能出现了问题，所以需用负载箱定期对发电机进行带载测试。由于发电机组的发电电压一般需要测试390V和690V，因此传统的负载箱需要在负载箱输入端安置大功率变压器，从而将390V的发电电压抬升到690V进行测试，但大功率变压器成本昂贵，不利于普及应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、低成本的三相组合式无功跟随负载箱。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种三相组合式无功跟随负载箱，包括在接入发电机时自动调整功率因子的无功跟随器，该无功跟随器由控制单元、继电器、接触器、多个不同档位的有功负载和无功负载构成，控制单元实时根据预设的发电机参数和有功负载的加载情况计算所需的无功负载，根据所需的无功负载通过继电器控制接触器的关断，由接触器控制对应档位的无功负载进行加载；还包括与发电机输出端电连接的三相组合结构，该三相组合结构设有控制开关和三个电阻模块，三个电阻模块的一端分别从发电机输出的三根相线中取电，三个电阻模块的另一端均受控制开关控制，从而使三个电阻模块与发电机输出的三根相线形成星形连接结构或三角形连接结构。

其中，所述控制开关设有铜排，控制开关通过铜排把三个电阻模块远离三根相线的一端进行短接，以形成星形连接结构。

其中，还设置有UPS供电装置，该UPS供电装置包括常用供电支路、备用供电支路和转换开关，所述无功跟随器从常用供电支路或备用供电支路取电，在常用供电支路断电时转换开关切换至备用供电支路供电。

其中，在切换过程中转换开关发送电信号通知控制单元重新计算并加载无功负载。

其中，还包括对无功跟随器进行降温的风机。

其中，风机从常用供电支路或备用供电支路取电。

其中，还包括通信模块，控制单元通过通信模块与远程上位机进行通讯连接。

其中，控制单元是PLC。

其中，还包括负载监测单元，控制单元通过负载监测单元实时监测有功负载和无功负载的加载情况。

本实用新型通过控制开关控制三个电阻模块与发电机输出的三根相线形成星形连接结构或三角形连接结构，发电机的输出峰值电压为当接法是三角形连接结构时，发电机输出的三根相线中的相电压等于线电压，线电流等于倍的相电流，因此测试电压为390V；当接法是星型连接结构时，三相电通过中间接点汇流，发电机输出的三根相线中的线电压等于相电压，线电流等于相电流，此时得到的测试电压为与现有技术相比，本无功跟随负载箱无需使用大功率变压器来达到690V的测试电压，结构简单且成本较低。同时利用无功跟随器在变压前后自动调节无功负载加载，避免因连接结构变化(三相组合结构的输出电阻值改变)而功率因子产生变动。

附图说明

利用附图对实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是三相组合式无功跟随负载箱的系统框图。

图2是三相组合式无功跟随负载箱的电路图。

图3是三相组合式无功跟随负载箱的星形连接结构的示意图。

图4是三相组合式无功跟随负载箱的三角形连接结构的示意图。

具体实施方式

如图1所示的三相组合式无功跟随负载箱，包括由控制单元11、继电器、接触器、多个不同档位的有功负载12和无功负载13构成的无功跟随器，其中控制单元11由PLC构成，PLC根据预设的发电机3参数和有功负载12的加载情况计算所需的无功负载13，根据所需的无功负载13通过继电器控制接触器的关断，由接触器控制对应档位的无功负载13进行加载。具体地，在PLC上预先设置发电机3的参数(包括额定频率、功率因子等)，在工作时，PLC实时根据有功负载12的加载情况和设置的功率因子计算出所需的无功负载13，然后通过继电器控制接触器的关断，由接触器匹配加载对应无功负载13档位。应当说明的是，本无功跟随负载箱将有功负载12和无功负载13设置成不同档位，与将有功负载12和无功负载13设置成相等档位的技术方案相比，在相同负载数量的情况下数值选择范围更大，相邻数值更平滑，从而使得无功跟随负载箱应用更灵活。参考图2，本无功跟随负载箱还包括与发电机3输出端电连接的三相组合结构7，该三相组合结构7设有控制开关和三个电阻模块，三个电阻模块的一端分别从发电机3输出的三根相线中取电，三个电阻模块的另一端均受控制开关控制，从而使三个电阻模块与发电机3输出的三根相线形成星形连接结构或三角形连接结构。进一步地，所述控制开关设有690V连接/390V断开的铜排71，控制开关通过该铜排71把三个电阻模块远离三根相线的一端进行短接，以形成星形连接结构。本实用新型通过星三角转换巧妙地将390V和690V电压进行互换，无需经过变压器。参考图3和图4，具体地，当390V连接/690V断开的铜排72闭合，R55这三个电阻模块是首尾相接的，三相电通过这三个接点进行工作。这时候是三角型接法的电路，就相当于相电压等于线电压，线电流等于倍的相电流。此时发电机3测试电压是390V，进入到该铜排72里面的电压也是390V。当690V连接/390V断开的铜排71闭合，R55这三个电阻模块的尾端都是相接的，三相电通过这个接点进行汇流。这时候是星型接法的电路，就相当于线电压等于倍的相电压，线电流等于相电流。此时发电机3测试电压是390V，进入到该铜排71里面的电压将会升到690V。与现有技术相比，本无功跟随负载箱无需使用大功率变压器来达到690的测试电压，结构简单且成本较低。同时由于变压前后三相组合结构7的接法发生改变，其对外的输出电阻值也发生变动，此时无功跟随器再次根据预设的发电机3参数、有功负载12的加载情况和连接结构的不同重新计算所需的无功负载13并控制不同档位的无功负载13进行加载，从而使得变压前后功率因子保持不变。

进一步地，本无功跟随负载箱还设置有UPS供电装置，该UPS供电装置包括常用供电支路21、备用供电支路22和转换开关23，所述无功跟随器从常用供电支路21或备用供电支路22取电，当常用供电支路21(岸电)突然被断电后，转换开关23转换到备用供电支路22(船电)进行供电，避免负载箱突然失电导致发电机3发生的损坏。优选地，切换过程中转换开关23发送电信号通知PLC重新计算并加载无功负载13，由于各供电线路中的感抗不同，控制单元11在供电路线切换过程时重新计算并控制多个不同档位的无功负载13的加载情况，从而保障功率因子在切换过程中不受影响，真正实现平滑切换。

进一步地，本无功跟随负载箱还设置有通信模块51，PLC通过通信模块51与远程上位机52进行通讯连接。PLC在与远程上位机52通讯时由自动切换至远程控制模式，使工作人员在岸上也能实现对发电机3的测试，实现通过就地或远程上位机52软件使用无功功率自动跟随功能。

进一步地，本无功跟随负载箱还包括对无功跟随器进行降温的风机4，从而避免无功跟随负载箱在工作时过热而损坏。优选地，风机4从常用供电支路21或备用供电支路22取电，从而保证风机4的持续性工作。

进一步地，本无功跟随负载箱还包括负载监测单元6，控制单元11通过负载监测单元6监测有功负载12和无功负载13的加载情况，PLC比较从负载监测单元6中读取的有功功率、无功功率、功率因子，并根据比较结果反馈调整无功功率计算，直到得出实际偏差度小的功率因子。举例：设置发电机3功率因子为0.8，加载100KW有功负载12后，PLC将会自动加载75KVar的无功负载13。然后读取负载监测单元6的测量数据，比较加载后的功率因子是否为0.8。若有偏差，则PLC会根据偏差值对无功负载13档位进行相应加减，直达测量的功率因子达到0.8。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。