本发明涉及一种电机节能技术测试平台。特别是涉及一种能够对各种电机节电产品的节能效果进行测试的电机节能关键技术测试平台。
背景技术
三相异步电动机消耗的电能占全世界总耗电量的40％以上，其中有60％的电动机运行效率低下，从而造成大量的电能浪费。在能源日益紧张的背景下，如果能对三相异步电动机进行节能，那么节电量是非常可观的。所以国内外专家和学者纷纷投入到电机节能研究领域，开始了对电机节电器的研制。目前市场上的电机节能产品主要有三大类，包括：矢量控制电机节电器、相控技术类节电器和变频类节电器。对各种电机节电器节能效果的测试是研制节电器至关重要的一个环节，通过对电机节电器在不同负载率下的节能效果的测试，观察电机节电器的节电情况和运行情况，及时发现问题，解决问题。这对于电机节电器的改进和发展具有至关重要的作用。由于大部分的三相异步电动机都应用于工业企业中，且电机通常是无间断的连续运行，电机运行现场情况复杂，不可能在现场对电机节电器进行节能测试。所以，研制一款电机节能关键技术测试平台，在实验室对各种电机节电器的节能效果进行测试是很有必要的。现在的大部分电机节能测试平台都存在着不能长期运行，稳定性差，测量精度不高，测试数据不准的缺点和不足。造成测试平台的缺点和不足的原因主要是测试平台中电机的负载通常是模拟负载，比如一种是用直流发电机作为电动机的负载，通过调节直流发电机的励磁电流，改变电机的负载率。另一种是用测功机作为电机的负载率，也是通过调节励磁电流，改变电机的负载率。不论是直流发电机还是测功机，都不是电机的实际负载，而是模拟负载，电机模拟负载最大的问题就是发热，不能长时间运行。发热，会使得负载发生变化，这就造成了测试数据不可靠。另一方面，电机模拟负载并不能真实的模拟实际的电机负载。因此，有必要研制一种新型的电机节能测试平台，能够精确模拟实际的电机负载，能够精确调整、控制负载，从30％至100％负载可调节。自动化程度高，能够长时间稳定运行，调节精度高，检测数据真实准确，设备质量好，使用寿命长。这对于现代电机节能技术和电机节电器的研制和发展具有重要意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够对各种电机节电产品的节能效果进行测试，比较并分析各自特点和优劣势的电机节能关键技术测试平台。
本发明所采用的技术方案是：一种电机节能关键技术测试平台，包括有依次串联连接的：连接380v三相电源的用于提供电源的交流稳压电源、测功控制柜、用于显示节电效果的有功电能表、用于计量设备运行时间的累时器、被测的三相异步电机、联轴节及转矩转速传感器和负载风机，还设置有电机节电器和数据采集平台，所述负载风机的输出侧设置有用于测量负载风机输出风量的差压变送器，其中，所述的电机节电器的信号输入端连接所述累时器的信号输出端，所述的电机节电器的信号输出端连接所述三相异步电机的信号输入端，所述数据采集平台的信号输入端分别连接所述联轴节及转矩转速传感器的信号输出端、三相异步电机的温度信号和磁感应强度信号输出端以及差压变送器的信号输出端，所述数据采集平台的信号输出端连接所述交流稳压电源的信号输入端。
所述的三相异步电机内置两路温度传感器和一个特斯拉传感器，所述的两路温度传感器分别置于三相异步电机内部的铁心处和定子线圈处，用于测量三相异步电机内部铁心温度和线圈温度；所述的特斯拉传感器置于三相异步电机内部定子和转子的空气隙中，用于测量三相异步电机内部的磁感应强度，所述两路温度传感器和一个特斯拉传感器的信号输出端连接所述数据采集平台的信号输入端。
所述的联轴节及转矩转速传感器包括有连接在三相异步电机输出轴和负载风机输入端用于将三相异步电机的输出转矩传递给负载风机的联轴节，以及设置在联轴节上用于实时采集三相异步电机的转矩、转速以及轴输出功率的转矩转速传感器。
在所述三相异步电机的输入端设置有福禄克电能质量分析仪。
所述的数据采集平台包括有：信号输入端与所述联轴节及转矩转速传感器中设置的转矩转速传感器的信号输出端相连的转矩转速测量仪、信号输入端与所述差压变送器的信号输出端相连的风量测量仪、信号输入端与所述三相异步电机中的两路温度传感器的信号输出端相连的温度测量仪以及信号输入端与所述三相异步电机中的特斯拉传感器的信号输出端相连的磁感应强度测量仪，所述转矩转速测量仪、风量测量仪、温度测量仪以及磁感应强度测量仪的信号输出端分别连接所述测功控制柜的信号输入端。
所述的负载风机设置在用于降噪隔音的消音室内，所述负载风机的输出风通过连接在所述隔音室外侧的通风管道送出至室外侧，所述的差压变送器设置在所述的通风管道内。
本发明的电机节能关键技术测试平台，电机拖动负载是工业企业中普遍应用的风机，而不是以前的直流发电机和测功机等模拟负载，能够精确的反映实际的电机负载，测试平台能够反映电机实际的运行状况。自动化程度高，能够长时间稳定运行，能够对矢量控制电机节电器、相控技术类节电器、变频类节电器进行节能测试。能够全面的采集、记录、分析各项数据并绘制数据曲线。能够精确调整、控制负载，从30％至100％负载可调节。能够对7.5kw至18.5kw的电动机进行检测。能够长时间稳定运行，调节精度高，检测数据真实准确，设备质量好，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明一种电机节能关键技术测试平台的整体框图；
图2是本发明中数据采集平台的构成框图；
图3是本发明中负载风机的设置示意图。
图中
1：380v三相电源2：交流稳压电源
3：测功控制柜4：有功电能表
5：累时器6：三相异步电机
6.1：温度传感器6.2：特斯拉传感器
7：联轴节及转矩转速传感器8：负载风机
9：差压变送器10：数据采集平台
10.1：转矩转速测量仪10.2：风量测量仪
10.3：温度测量仪10.4：磁感应强度测量仪
11：福禄克电能质量分析仪12：电机节电器
13：通风管道14：消音室
15：室外侧
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种电机节能关键技术测试平台做出详细说明。
如图1所示，本发明的一种电机节能关键技术测试平台，包括有依次串联连接的：连接380v三相电源1的用于提供电源的交流稳压电源2、测功控制柜3、用于显示节电效果的有功电能表4、用于计量设备运行时间的累时器5、被测的三相异步电机6、联轴节及转矩转速传感器7和负载风机8，还设置有电机节电器12和数据采集平台10，所述负载风机8的输出侧设置有用于测量负载风机8输出风量的差压变送器9，其中，所述的电机节电器12的信号输入端连接所述累时器5的信号输出端，所述的电机节电器12的信号输出端连接所述三相异步电机6的信号输入端，所述数据采集平台10的信号输入端分别连接所述联轴节及转矩转速传感器7的信号输出端、三相异步电机6的温度信号和磁感应强度信号输出端以及差压变送器9的信号输出端，所述数据采集平台10的信号输出端连接所述交流稳压电源2的信号输入端。在所述三相异步电机6的输入端设置有福禄克电能质量分析仪11。
本发明的实施例中所述的交流稳压电源2即三相全自动交流稳压器，设有过压、欠压、延时、故障保护功能，具有范围宽、精度高、保护功能性强等优点，能够稳定输出380v交流电，稳定性好，能够长期工作。
所述的测功控制柜3采用型号为yd-jnq7.5-ate的控制柜。所有的测量数据都将同步上传到测功控制柜3，并在测功控制柜3上显示。所述的测功控制柜3包括操作台架、工业计算机、工业液晶显示器、打印机、面板显示仪表和各类指示灯、控制开关与按钮，能锁存、打印和显示测试数据。
本发明的实施例中所述的有功电能表4是采用型号为dt(s)s607的电能表，能够直观、通俗的表现节电效果，对有功功率的测量更接近现实使用环境，精度高，稳定性好。
本发明的实施例中所述的电机节电器12包括分别使用的矢量控制电机节电器、相控技术类节电器和变频类节电器。是采用承德电智尚节能科技有限公司生产的型号为dzs-7.5的电机节电器。
所述的三相异步电机6内置两路温度传感器6.1和一个特斯拉传感器6.2，所述的两路温度传感器6.1分别置于三相异步电机6内部的铁心处和定子线圈处，用于测量三相异步电机内部铁心温度和线圈温度；所述的特斯拉传感器6.2置于三相异步电机6内部定子和转子的空气隙中，用于测量三相异步电机6内部的磁感应强度，所述两路温度传感器6.1和一个特斯拉传感器6.2的信号输出端连接所述数据采集平台10的信号输入端。
所述的联轴节及转矩转速传感器7包括有连接在三相异步电机6输出轴和负载风机8输入端用于将三相异步电机6的输出转矩传递给负载风机8的联轴节，以及设置在联轴节上用于实时采集三相异步电机6的转矩、转速以及轴输出功率的转矩转速传感器。转矩转速传感器能够实时采集电机的转矩、转速以及轴输出功率。转矩转速传感器适合超载，能够承受启动时的冲击负载，能够适用突变式负载。
如图2所示，所述的数据采集平台10包括有：信号输入端与所述联轴节及转矩转速传感器7中设置的转矩转速传感器的信号输出端相连的转矩转速测量仪10.1、信号输入端与所述差压变送器9的信号输出端相连的风量测量仪10.2、信号输入端与所述三相异步电机6中的两路温度传感器6.1的信号输出端相连的温度测量仪10.3以及信号输入端与所述三相异步电机6中的特斯拉传感器6.2的信号输出端相连的磁感应强度测量仪10.4，所述转矩转速测量仪10.1、风量测量仪10.2、温度测量仪10.3以及磁感应强度测量仪10.4的信号输出端分别连接所述测功控制柜3的信号输入端。
如图3所示，所述的负载风机8采用罗茨风机，设置在用于降噪隔音的消音室14内，所述的消音室14用于处理负载风机8运行过程中产生的噪音，负载风机8与消音室14采用软连接，使周围环境产生的噪音源控制在60db以内。所述负载风机8的输出风通过连接在所述消音室14外侧的通风管道13送出至室外侧15，所述的差压变送器9设置在所述的通风管道13内。通风管道13能够将负载风机产生的高速气体排出室外，保障负载风机的稳定运行，差压变送器9安装在通风管道13中部，过风震动小、不变形、外形规则、内外壁防腐涂层、连接部分法兰密封。
本发明的一种电机节能关键技术测试平台的工作原理为：通过比较未加载电机节电器和加载电机节电器的情况下，三相异步电机消耗有功功率的大小，进而分别比较各类电机节电器的节能效果；通过在相同负载率，加载不同的电机节电器，比较不同节电器的节电效果，进而比较并分析各自的特点和优劣势。三相异步电机通过罗茨风机加载，负载率从30％到100％电动可调。能够同时测量到罗茨风机的风量、风压和风速的变化。
本发明的一种电机节能关键技术测试平台的测试方法如下：
1)通过负载风机的电动风门分别将三相异步电机的负载率加载到30％(低负载率)、60％(较高负载率)、80％(高负载率)，加载矢量控制电机节电器，检测三相异步电机的输入电压、电流、功率；输出转矩、转速、轴功率；测量三相异步电机内部铁心温度、电机线圈温度、消音室内温度、环境温度；测量三相异步电机内部的磁感应强度；测量三相异步电机拖动负载风机的风量、风压和风速。
2)保持三相异步电机负载率(分别为30％负载率，60％负载率，80％负载率)不变，加载相控技术类节电器，检测三相异步电动机的输入电压、电流、功率；输出转矩、转速、轴功率；测量三相异步电机内部铁心温度、电机线圈温度、消音室内温度、环境温度；测量电机内部的磁感应强度；测量异步电动机拖动负载风机的风量、风压和风速。
3)保持电机负载率(分别为30％负载率，60％负载率，80％负载率)不变，加载变频类节电器，检测三相异步电动机的输入电压、电流、功率；输出转矩、转速、轴功率；测量三相异步电机内部铁心温度、电机线圈温度、消音室内温度、环境温度；测量三相异步电机内部的磁感应强度；测量异步电动机拖动负载风机的风量、风压和风速。
4)对比分析这三种电机节电器在相同负载率下的节电效果，观察各自的特点和优劣势。