一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置制造方法
【專利摘要】一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，在電路上設置有電網(wǎng)接入開關、變頻主路開關、變頻支路開關、工頻支路開關，通過控制開關的分開或閉合狀態(tài)接入試驗所需電路元件，在變頻器與電機之間連接有濾波器和變壓器。本實用新型能降低供電電源容量，從而降低試驗對設備的要求，降低費用，避免電機啟動時產生的大電流和震動和對設備的損害，延長設備的使用壽命。
【專利說明】一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及進行電機試驗的供電裝置，具體涉及帶變壓器和濾波器的牽引電機試驗供電裝置。

【背景技術】
[0002]牽引電機進行檢修試驗時，需要進行堵轉試驗、空載試驗、振動試驗、噪聲試驗、轉速傳感器輸出波形試驗以及線圈加熱、軸承溫升試驗等項目。傳統(tǒng)的試驗設備多采用試驗機組，這類設備能夠實現(xiàn)輸出電壓和頻率可調，雖然可以滿足牽引電機的試驗需求，但由于室內安裝的機組一般由電動機拖動發(fā)電機運行發(fā)電，受電動機起動特性限制，這類試驗設備在起動階段需要電網(wǎng)提供很大的電源容量，只有在度過這一階段后用電負荷才會下降至被試牽引電機試驗需求的正常水平。同時，這類設備體型龐大、價格昂貴、結構復雜，效率較低，使用維護費時費力。例如:某牽引電機檢修基地受場地條件限制，供電電源容量僅為400kVA。若使用試驗機組對牽引電機的進行試驗，在起動階段所需要的最小電源容量也要700kVA，如此程度的短時過載顯然無法接受，所以使用電源容量為400kVA試驗機組的方案無法實現(xiàn)。
[0003]如果采用變頻器為電源直接對電機供電，并將電流、電壓和頻率從O開始逐漸增加的供電方式，雖然能以大幅度降低供電電源容量的要求。但在進行堵轉試驗時，由于堵轉試驗需要的是低電壓和大電流，直接將變頻器與電機相連接，通常會由于諧波電流畸變過大嚴重影響試驗結果甚至導致電機發(fā)熱過大損壞電機。而在時行空載試驗時，由于空載試驗需要的是高電壓和小電流，直接將變頻器與電機相連接，很難達到空載試驗時需要的高電壓，如果此時僅在變頻器與電機中加個變壓器，則又容易產生較多的諧波電流畸變。
[0004]為解決上述問題，本實用新型公布了一種使用低壓變頻器為電源、通過設置開關選擇搭配正弦電流波濾波器和變壓器的不同支路為牽引電機試驗進行供電的一種裝置。采用這種裝置進行牽引電機試驗，對供電電源容量需求僅為傳統(tǒng)試驗機組方式的1/7，該裝置結構較為簡單，使用和維護很方便。
[0005]通過國內檢索發(fā)現(xiàn)以下專利與本實用新型有相似之處:
[0006]申請?zhí)枮?00880119691.X，名稱為“變壓器測試設備”的發(fā)明專利，此發(fā)明公開了一種具有靜態(tài)變頻器(2)的用于測試變壓器的設備。靜態(tài)變頻器(2)具有多個連接到濾波裝置(6)的輸出端(21、22、23)。濾波裝置(6)也具有多個連接到匹配變壓器⑶的輸出端(31、32、33)，匹配變壓器(8)與用于測試的變壓器(15)相連。濾波裝置(6)是濾波變壓器B(Il)。
[0007]本實用新型與申請?zhí)枮?00880119691.X的發(fā)明專利主要的不同之處在于:本實用新型采用的是由電感組成的電流濾波器，其最主要的作用是濾去諧波電流畸變，防止堵轉試驗過程中出現(xiàn)大量的諧波電流畸變而嚴重影響試驗結果甚至導致電機發(fā)熱過大損壞電機。而申請?zhí)枮?00880119691.X的發(fā)明專利采用的是由電容(C1、C2、C3)連接成星形組成的電壓波濾器，其主要作用是防止非對稱干擾到達受測試的變壓器(15)。
[0008]另一個相似的專利是:申請?zhí)枮?01110421282.9，名稱為“一種高壓電機試驗供電方法及裝置”的發(fā)明專利。此發(fā)明公開了一種高壓電機試驗供電方法及裝置，在各電路元件支路上設置開關，通過控制各個開關的狀態(tài)，在主供電線路上選擇性地接入試驗所需電路元件，構成試驗所需夠供電線路，對電機試驗供電。此發(fā)明可根據(jù)試驗需要靈活調整供電線路和電壓等級，滿足不同的試驗需求。
[0009]申請?zhí)枮?01110421282.9的發(fā)明專利主要是在各電路元件支路上設置開關，通過控制各個開關的狀態(tài)，在主供電線路上選擇性地接入試驗所需電路元件，構成試驗所需夠供電線路，對電機試驗供電。使得能靈活調整供電線路和電壓等級，滿足不同的試驗需求。而本實用新型主要是通過在變頻器輸出端連接電流濾波器和變壓器，既起到大幅降低供電電源容量的同時也能為試驗提供高電壓且能過濾掉大量的諧波電流畸變。
實用新型內容
[0010]本實用新型要解決的技術問題是:
[0011]1.如何降低供電電源容量，從而降低試驗對設備的要求，降低費用；
[0012]2.如何降低電機啟動時產生的大電流和震動對電路元件造成的損害；
[0013]3.怎樣使得變頻器輸出電壓能大幅度升高，滿足空載試驗需要；
[0014]4.怎樣減少變頻器輸出端直接連接變壓器所產生的大量的諧波電流畸變；
[0015]5.怎樣實現(xiàn)根據(jù)試驗需要靈活選擇供電線路，滿足牽引電機不同項目的試驗需要。
[0016]針以上述問題，本實用新型提出的技術方案是:一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，在電路上設置有電網(wǎng)接入開關、變頻主路開關、變頻支路開關、工頻支路開關，通過控制開關的分開或閉合狀態(tài)接入試驗所需電路元件，在變頻器與電機之間連接有濾波器和變壓器。
[0017]進一步地，閉合電網(wǎng)接入開關、變頻主路開關、工頻支路開關，分開變頻支路開關，使得變頻器、濾波器、變壓器和電機依次連接，構成工頻試驗供電線路。
[0018]進一步地，所述工頻試驗供電線路用于變頻器通過濾波器和變壓器對電機的堵轉試驗和空載試驗進行供電。
[0019]進一步地，濾波器為電流濾波器，濾波器對變頻器的輸出電流進行濾波；使得當變頻器的頻率為50Hz時，其總諧波電流畸變率THDi ( 3% ;當變頻器的頻率大于等于40Hz且小于等于60Hz時，其總諧波電流畸變率THDi ( 10%ο
[0020]進一步地，變壓器能夠在200V檔、1500V檔與3000V檔進行切換，變壓器將工頻電壓升高至1500V檔或3000V檔滿足空載試驗的電壓要求；將工頻電壓降低至200V檔滿足堵轉試驗時的電壓要求。
[0021]進一步地，閉合電網(wǎng)接入開關、變頻主路開關、變頻支路開關，分開工頻支路開關，使得變頻器與電機直接連接，構成變頻試驗供電線路。
[0022]進一步地，所述變頻試驗供電線路用于變頻器對電機的振動試驗、噪聲試驗、超速試驗、轉速傳感器輸出波形試驗以及線圈加熱和軸承溫升試驗進行供電。
[0023]進一步地，變頻器對電機的振動試驗、噪聲試驗、超速試驗、轉速傳感器輸出波形試驗以及線圈加熱和軸承溫升試驗時，采用的電壓為380V。
[0024]進一步地，變頻器對電機的供電方式是將電流、電壓和頻率從O開始逐漸增加的方式，且變頻器的電壓和頻率能獨立調整。
[0025]本實用新型的優(yōu)點是:
[0026]1.大幅降低了供電電源容量，電源容量需求僅為機組的1/7，從而降低試驗對設備的要求，大幅降低了設備成本和試驗時產生的費用；
[0027]2.使得變頻器輸出電壓能大幅度升高，能滿足空載試驗需要；
[0028]3.能減少變頻器輸出端直接連接變壓器所產生的大量的諧波電流畸變；
[0029]4.能實現(xiàn)根據(jù)試驗需要靈活選擇供電線路，滿足牽引電機不同項目的試驗需要；
[0030]5.整個裝置與機組相比，體積大幅減小且無旋轉和運動部件，占用場地??；
[0031]6.結構簡單，使用和維護非常方便，無噪聲污染和粉塵排放；
[0032]7.能避免電機啟動時產生的大電流和震動和對設備的損害，延長設備的使用壽命O

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本實用新型的電路結構示意圖；
[0034]圖2為本實用新型的電路原理示意圖；
[0035]圖中:1電網(wǎng)接入開關、11快速熔斷器、12平波電抗器、2變頻器、3變頻主路開關、4濾波器、5變頻支路開關、6變壓器、7工頻支路開關、8牽引電機。

【具體實施方式】
[0036]下面結合實施例和附圖對本實用新型做一步的描述:
[0037]實施例一
[0038]如圖1所示，在電網(wǎng)接入開關與變頻器之間依次連接有快速熔斷器和平波電抗器，快速熔斷器在電路的電流過大時會立即斷開電路起到保護變頻器的作用。由于從電網(wǎng)接入的電源的電壓總是有波紋的，連接上平波電抗器就是為了讓從電網(wǎng)接入的電源更接近理想電源，減小電源對各種電機試驗產生的不良影響。
[0039]如圖1和圖2所示，在對電機進行堵轉試驗和空載試驗時，閉合電網(wǎng)接入開關、變頻主路開關、工頻支路開關，分開變頻支路開關，使得變頻器、濾波器、變壓器和牽引電機依次連接，構成工頻試驗供電線路。由于變頻器的軟啟動功能會使啟動電流、電壓和頻率都從零開始，因此減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電電源容量的要求，采用這種裝置進行牽引電機試驗，對供電電源容量需求僅為傳統(tǒng)試驗機組方式的1/7。
[0040]在對電機進行堵轉試驗時，由于堵轉試驗需要的是低電壓和大電流，但電網(wǎng)的電壓是380V，直接用于堵轉試驗效果不理想，為了得到更大的試驗電流，在供電電源容量一定的情況下需要將輸出電壓降低。本實施例采用的是在變頻器和濾波器后依次連接變壓器和牽引電機，所述變壓器能夠在200V檔、1500V檔與3000V檔進行切換。進行堵轉試驗時，將變壓器調至200V檔，即能獲得更大的試驗電流。為避免諧波電流畸變過大嚴重影響試驗結果甚至導致電機發(fā)熱過大損壞電機，本實施例采用的是在變頻器與牽引電機之間連接上如圖1所示的由電感組成的電流濾波器，對諧波電流畸變進行抑制。
[0041]在對電機進行空載試驗時，電路的連接與進行堵轉試驗時是相同的。由于空載試驗需要的是高電壓和小電流，但電網(wǎng)的電壓是380V，不適合直接用于空載試驗。因此根據(jù)不同型號的牽引電機將變壓器調至1500V檔或3000V檔，此時變壓器起升壓作用，濾波器起防止諧波電流畸變的作用，變頻器仍是采用軟啟動方式來降低對供電電源容量的要求。
[0042]由于濾波器具有在某個頻率點濾波效果最好，其余頻率點濾波效果會差些的特征。本實施例中采用的濾波器是在變頻器的頻率為50Hz時效果最好，其總諧波電流畸變率THDi ( 3%。而當變頻器的頻率大于等于40Hz且小于等于60Hz時，其總諧波電流畸變率THDi ( 10%ο因此，本實施例中的牽引電機的堵轉試驗和空載試驗主要是在50Hz的頻率下進行的。
[0043]如圖1和圖2所示，對牽引電機進行振動試驗、噪聲試驗、超速試驗、轉速傳感器輸出波形試驗以及線圈加熱和軸承溫升試驗時，閉合電網(wǎng)接入開關、變頻主路開關、變頻支路開關，分開工頻支路開關，使得變頻器與電機直接連接，構成變頻試驗供電線路。
[0044]由于牽引電機的振動試驗、噪聲試驗、超速試驗、轉速傳感器輸出波形試驗以及線圈加熱和軸承溫升試驗對電壓和電流沒有特別的要求，所以進行這一系列試驗時可以直接采用電網(wǎng)上的380V電壓，因此可以不接變壓器和濾波器。但由于電機的硬啟動對電網(wǎng)的容量要求過高且會對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，啟動時產生的大電流和震動會對電路元件造成損害，對設備的使用壽命極為不利，所以還是需要采用變頻器將電流、電壓和頻率都從零開始的軟啟動方式進行啟動。
[0045]變頻器設有頻率控制、矢量控制、V/F分別控制三種方式，當使用V/F分別控制時，輸出電壓和頻率能夠各自獨立的調節(jié)，以滿足牽引電機不同的試驗項目需求。
[0046]很顯然，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，作出的若干改進或修飾都應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，在電路上設置有電網(wǎng)接入開關、變頻主路開關、變頻支路開關、工頻支路開關，通過控制開關的分開或閉合狀態(tài)接入試驗所需電路元件，其特征在于，在變頻器與電機之間連接有濾波器和變壓器。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，其特征在于，閉合電網(wǎng)接入開關、變頻主路開關、工頻支路開關，分開變頻支路開關，使得變頻器、濾波器、變壓器和電機依次連接，構成工頻試驗供電線路。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，其特征在于，所述工頻試驗供電線路用于變頻器通過濾波器和變壓器對電機的堵轉試驗和空載試驗進行供電。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，其特征在于，濾波器為電流濾波器，濾波器對變頻器的輸出電流進行濾波；使得當變頻器的頻率為50Hz時，其總諧波電流畸變率THDi ( 3% ;當變頻器的頻率大于等于40Hz且小于等于60Hz時，其總諧波電流畸變率THDi ( 10%ο
5.根據(jù)權利要求3所述的一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，其特征在于，變壓器能夠在200V檔、1500V檔與3000V檔進行切換，變壓器將工頻電壓升高至1500V檔或3000V檔滿足空載試驗的電壓要求；將工頻電壓降低至200V檔滿足堵轉試驗時的電壓要求。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，其特征在于，閉合電網(wǎng)接入開關、變頻主路開關、變頻支路開關，分開工頻支路開關，使得變頻器與電機直接連接，構成變頻試驗供電線路。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，其特征在于，所述變頻試驗供電線路用于變頻器對電機的振動試驗、噪聲試驗、超速試驗、轉速傳感器輸出波形試驗以及線圈加熱和軸承溫升試驗進行供電。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，其特征在于，變頻器對電機的振動試驗、噪聲試驗、超速試驗、轉速傳感器輸出波形試驗以及線圈加熱和軸承溫升試驗時，采用的電壓為380V。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種帶變壓器和濾波器的電機試驗供電裝置，其特征在于，變頻器對電機的供電方式是將電流、電壓和頻率從O開始逐漸增加的方式，且變頻器的電壓和頻率能獨立調整。
【文檔編號】G01R31/34GK204244087SQ201420783585
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權日:2014年12月12日
【發(fā)明者】黨浩, 殷強, 張樂, 鞏懷勇, 李小滿 申請人:南車株洲電機有限公司