Стендове за тестване на честотни конвертори и електродвигатели

• Електроенергетика • Фирмени статии • Сп. Енерджи ревю - брой 6, 2021 • 09.11.2021

Инженерингов проект на фирма Ехнатон, изпълнен с апаратура на Mitsubishi Electric, WEINTEK, Schneider Electric, Autonics

Целта на проекта е разработване и производство на стендове за провеждане на тестове на произвеждани от фирма Електроинвент честотни конвертори за задвижване на АC електродвигатели, както и типови изпитвания на променливотокови (AC) и постояннотокови (DC) електродвигатели.

Инженеринговият проект е изпълнен успешно през 2014 година. Специалистите от Ехнатон създават и пускат в действие модерни и високофункционални стендове, които осигуряват възможност за бързо и прецизно измерване и изчисляване на всички зададени параметри с последващо документиране на резултатите. Осигурена е възможност за управление на инверторите в Speed Control mode (Vector Control) с параметрично ограничаване на въртящия момент. Операторските терминали обезпечават гъвкаво и интуитивно параметриране на желаните тестове. Предвидена е възможност за свързване на трите стенда към SCADA система.

Обхват на проекта

В процеса на проектиране съвместно с машинните инженери от Електроинвент се взема решение да бъдат изработени 3 стенда за следните мощности:

Стенд I: за инвертори, задвижващи електродвигатели с номинална мощност 0,75-7,5 kW и номинален ток: 2,3-17 А;
Стенд II: за инвертори, задвижващи електродвигатели с номинална мощност 11-30 kW и номинален ток: 27-66 А;
Стенд III: за инвертори, задвижващи електродвигатели с номинална мощност 37-90 kW и номинален ток: 79-179 А.

Описание на стендовете

Конструкцията на стендове I и II е от алуминиеви профили, а на стенд III – от заварени прахово боядисани метални профили.

Всеки от стендовете се състои от: неподвижна маса; подвижна маса, настройваема по трите оси; лагерен възел; система за измерване на въртящ момент и скорост; натоварващ двигател; ремъчна предавка; дисплей; шкаф за управление.

Според типа на изпитване стендовете се делят на такива за рутинно изпитване за сравняване на резултатите с еталонно устройство и стендове за изпитване на нов тип изделие с цел определяне на техническите му възможности.

Според вида на захранващия източник стендовете биват захранвани от електрическата мрежа; от постояннотоков източник или PV източник; с хибридно захранване (от мрежата и от DC (PV) източник).

Стендовете могат да служат както при изпитания на гами честотни конвертори за управление на електродвигатели – включително системи за управление на електродвигатели, захранвани от фотоволтаични (PV) панели, така и при изпитания на различни типове и гами електродвигатели: променливотокови (асинхронни и синхронни с постоянни магнити), постояннотокови (DC) мотори.

Провежданите изпитания в различните направления са релевантни с различни части на международните норми и стандарти. За направлението, свързано с изпитания на честотни конвертори, това са части от основния стандарт БДС EN 61800 “Електрозадвижващи системи с регулиране на скоростта”. За направлението, свързано с изпитания на електродвигатели, това са части от основния стандарт БДС EN 60034 “Въртящи се електрически машини”.

Видове изпитания

а) На празен ход. Целта е определяне на няколко параметъра на изпитваното устройство:

определяне на загубите с цел пресмятане на загубите на празен ход;
определяне на сos? (за устройства захранени с АC напрежение).
измерват се токовете и напреженията на входа и на изхода на изпитваното устройство (инвертор/ел. двигател).

б) Под товар. Целта е определяне на:

загуби с цел пресмятане на к.п.д. на инвертора;
загуби с цел пресмятане на к.п.д. на ел. двигателя;
определяне на сosj (за устройства захранени с АC напрежение);
определяне на сosj на ел. двигателя.

в) Под товар в определена точка (дефинирани обороти, момент/ток): - устройството се развърта до определена скорост и се натоварва при определени дефинирани условия: момент/ток и скорост.

г) Под товар - сваляне на товарната крива (механичната характеристика на мотора).

д) Натоварване по зададена (товарна) характеристика в зависимост от скоростта на управлявания електродвигател чрез съответстваща параметризация.

е) Температурни изпитания на изпитваното устройство (ел. двигател или инвертор).

Използвана апаратура и оборудване за стендовете:

Панел метри PowerLogic PM5000 на Schneider Electric за измерване на ел. величини на входа и на изхода на изпитваните инвертори и на входа на натоварващите инвертори;
Натоварващи инвертори - при стенд I и II са използвани честотни инвертори на Mitsubishi Electric с рекуперативно връщане на енергия в мрежата: FR-A741, а при стенд III: инвертор FR-A800, плюс рекуперативен модул 100 kW на фирма Eltroplan-Revcon.
Програмируеми контролери Modicon M340 на Schneider Electric. Управлението и комуникацията с инверторите на Mitsubishi е по Ethernet, протокол Modbus TCP.
HMI - терминали за визуализация и параметриране на изпитанията: Weintek, serie IE;
Датчици за измерване въртящия момент на Kistler: 200 Nm, 500 Nm, 1000 Nm;
Пулскодери на Autonics;
Натоварващи двигатели - Valiadis;
Температурни сонди за двигатели и инвертори - Pt100.