电机和驱动器功率因数试验方法

1 电机 1.1电机额定参数数学关系：额定扭矩*额定转速/9549=额定功率（决定于额定电流） 决定关系：额定电流-额定功率-额定扭矩*额定转速1.2 减速器齿轮比以小齿轮带动大齿轮，假设小齿轮的齿数为 15 齿，大齿轮的齿数为 45 齿，齿轮比为 1:3。假设小 齿轮以3000rpm的转速旋转，扭矩为200N*m时，传递至大齿轮的转速为lOOOrpm,扭矩为600N*m。1.3 电机功率因数电机本身所具有的功率因数，很少数电机铭牌中会给出电机的功率因数cos炉22O-24C30C6-20307 P03O5P03P030510 PO3O4昭 5,4/3,6-3.3 AD-91O5( Erlangt n1420/min TT/y3-MoiX 1LA70964-4AA10E0107/4A1W1 01 001 IEC/EN 60034 16kg IM50 Hz 230/400 V A/YL5 kW 5Jl/3r4 A& scp0,8l42(3 090L IP55 lh.CLFItj60 Hz 460 ViI"5 kW 3,4 A C jGOS<p 0.01 1720/min440-480 V A2驱动器2.1驱动器功率因数严格意义上说，是“驱动器+电机”这个系统的功率因数。 系统中电能用于做功被消耗，转化为热能、光能、机械能或化学能等，称为有功功率，交 流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率。无功功率用于在电机中建立交变磁场和感应磁通，可以通过在驱动器中增加无功补偿元件提高驱 动器的功率因数。功率因数（用功功率/视在功率）过低，就要用较大的电流来保障驱动器正常工作，与此同时输 电线路上输电电流增大，从而导致线路上焦耳热损耗增大。因此，提高驱动器的功率因数，可以减小 输电电流，进而减小了输电线路上的功率损失。2.2驱动器无功补偿方法无功功率不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条 件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能。电流在电感元件中作功时滞后于电压 90 度，在电容元件中 作功时超前电压 90 度。在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,且互差 180 度。如果把容性负 荷与感性负荷并联接在同一电路,就可以使电流矢量与电压矢量之间的夹角缩小，感性负荷所需的无 功功率由容性负荷输出的无功功率补偿。但是，在并联电容器装置接入母线处的谐波“污染”暂未得到根本整治之前，如果不采取必要的措 施，将会产生一定的谐波放大。在并联电容器的回路中串联电抗器是非常有效和可行的方法。串联电 抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流，一方面降低母线上高次谐波的电压畸变，减少线路 上的特征次谐波电流；另一方面防止谐波对电容器造成危害，避免电容器装置的接入对电网谐波的过 度放大和谐振发生。3试验项目3.1驱动器输入端功率测量使用脉冲控制方式对驱动器进行速度控制，使用功率分析仪测量驱动器在不同转速和负载情况下 的功率因数，以及有电抗器和无电抗器时的区别，目的是验证电抗器的无功功率补偿作用，但是电抗 器具有保护电容器的作用，去掉后会对电容造成不利影响。试验步骤：1) 500rpm 空载500rpm 半载 20Nm500rpm满载80Nm，观察电流2) 1500rpm 空载1500rpm 半载 20Nm1500rpm满载80Nm，观察电流3) 短路电抗器500rpm 空载500rpm 半载 20Nm1500rpm 空载1500rpm 半载 20Nm3.2驱动器输出端功率测量1) 500rpm 空载500rpm 半载 20Nm500rpm满载80Nm，用钳形表观察供电电流2) 1500rpm 空载1500rpm 半载 20Nm1500rpm满载80Nm，用钳形表观察供电电流4试验结果处理4.1驱动器效率驱动器输出端的有功功率与输入端的有功功率的比值。4.2驱动器功率因数由数据直接读出。4.3 电机效率驱动器输出端的有功功率与扭矩转速仪测量结果的比值。4.4电机功率因数由数据直接读出。附表驱动器、电机的功率因数、效率测试序号扭矩/Nm转速/rpm驱动器P/kW驱动器入驱动器n电机P/kW电机入电机n1050022050038050040150052015006801500电抗器无功补偿试验序号扭矩/Nm转速/rpm有电抗器无电抗器驱动器P/kW驱动器入驱动器P/kW驱动器入105002205003015004201500