電力測功機

交流電力測功機是市面上最先進的加載測功設備，尤其在中小功率以及微小功率的動力機械加載測功試驗中，可以兼顧各動力機械的低速及高速加載測功試驗，相對其它類型測功加載設備而言，在性能、可靠性、維護難易程度等方面都有比較明顯的優勢；尤其在低速機械的加載測功方面，則更是其它方法無可比擬的，它幾乎可以從0轉速開始就可以提供電力測功機的額定轉矩；當然，交流電力測功機還有一個最大的優點是能源回饋功能，它可以將被測機械發出的能量以電能的型式回饋給電網，供其他設備使用，而不是將能量轉換成熱能消耗掉，從這一點來説，交流測功機在建成後使用經濟性是其他測功機無法比擬的，因為節約了能源，也就等於產生了經濟效益。特別在這個能源越來越緊張的年代，節約已經被越來越多的企業所重視 ^[1]  。

電力測功機採用交流變頻回饋加載，加載能量通過交流負載發電機回饋電網；扭矩、轉速通過扭矩傳感器直接測量；電量綜合測量儀表檢測電流、電壓、頻率、功率因數等；計算機自動檢測、顯示並完成數據處理、報表及各種曲線。利用電機測量各種動力機械軸上輸出的轉矩，並結合轉速以確定設備的功率。因為被測量的動力機械可能有不同轉速，所以用作電力測功機的電機必須是可以平滑調速的電機。電力測功機分直流電力測功機和交流電力測功機，用得較多的是交流電力測功機。

1）由一台懸浮起來的交流電機，拉壓力傳感器測力裝置，轉速傳感器、安裝底座及與動力機械連接的法蘭，可四象限運行的ACS800系列交流變頻調速系統和交流電力測功機測控儀組成。

2）由一台交流電機，NJ型轉矩轉速傳感器、底座及與動力機械連接的法蘭，可四象限運行的ACS800系列交流變頻調速系統和交流電力測功機測控儀組成。它們的工作原理都是將交流電機發出的交流電經 ACS 變頻器逆變為直流電然後再逆變為交流電上網。ACS 交流變頻調速系統通過調節電機的上網電流來控制原動機的轉速和扭矩。如與ET2000 系列測控系統配套使用時除了可以對各種旋轉動力機械的轉速、扭矩進行精確測量和控制外，還可以測量並採集諸如温度、壓力等其他信號。DL系列交流電力測功機與傳統的水力、電渦流、直流測功機相比較具有非常明顯的優勢 ^[2]  。

水力、電渦流測功機的基本原理是將原動機產生的機械能轉化為熱能由水冷卻後把熱量帶走，原動機發出的能量不能回收，轉換過程中亦需耗費能量。而電力測功機卻可以把原動機產生的機械能轉換為電能回饋到內部電網，供其他設備使用。

水力測功機只能在一個方向加載，同時轉速低於一定值時加載性能變差；不能作為反拖設備，在需要做發動機機械效率試驗時需要另外配置拖動設備。

電渦流測功機可以雙向加載，但在低速時加載性能比水力測功機還差，不能作為反拖設備，在需要做發動機機械效率試驗時需要另外配置拖動設備。

電力測功機可以方便的實現雙向加載，同時在轉速到0r/min時依然可以提供足夠的加載能力；其加載特性為零轉速至額定轉速為恆扭矩特性，額定轉速至最高轉速為恆功率特性，完全符合動力機械的負載特性；而且，電力測功機可以作為動力機械倒拖原動機，可以作為機械效率試驗的動力和發動機啓動動力使用。

水力測功機的加載反應時間基本上在秒級，電力測功機的加載反應主時間為ms級，這主要取決與變頻器的階躍響應和系統的慣性；就ACS800本身而言，控制信號的階躍響應時間小於5ms 。

水力測功機和電渦流測功機本身只消耗原動機能量，不能提供驅動動力，因此不能作為反拖設備。電力測功機可以方便的轉換成電機拖動模式，從電網吸收能量，作為動力機械倒拖原動機。

DL系列交流電力測功機的主機由國內著名品牌配套，轉矩轉速傳感器由四川誠邦測控技術有限公司或HBM公司製造，交流變頻調速器由ABB公司配套。負載電機、轉矩轉速傳感器、變頻器均經國家權威部門嚴格檢測，完全符合相關的行業標準。

由於採用了完全符合行業標準/國家標準的配套件，用户在維護時不必依賴製造商，完全可以自行進行日常的維護保養，甚至在需要更換主機和傳感器時亦可獨立完成，降低維護保養費用。

DL系列交流測功機本身帶有風機冷卻，無需水冷裝置（包括水池和循環管道），節省基建費。

測功機本身具有過流，斷相等保護功能，配合控制系統的超速保護功能，有效的避免了因原動機故障而引起的測功機損壞和原動機故障的擴大 ^[3]  。

環境温度： 0－40℃；

存儲温度：-20—+70℃；

相對濕度：85% 無凌霜；

海拔高度：1000米，（最高4000米，每100米降1%）；

強制冷卻：內置風機；

三相電壓：3AC380V-15%/+10%，電網頻率：45－65HZ；

要求電源功率因數:0.7以上.（特別是直流電回饋加載要求）

正是由於DL系列電力測功機具有結構簡單免維護，卓越的調速控制性能之外，還有顯著的節能作用，所以被越來越多的企業測試設備技術改造選擇為最理想的換代產品。下面簡單介紹一下ACS交流調速變頻系統的概況：

ABB公司生產的 ACS-800系列變頻器對電機的控制採用用直接轉矩控制方式，該方式以轉矩為中心來進行磁鏈、轉矩的綜合控制，簡單地通過檢測電機定子電壓和電流，藉助瞬時空間矢量理論計算和控制電機的磁鏈和轉矩，採用離散的兩點式調節器（Band—Band 控制），把轉矩檢測值與轉矩給定值作比較，使轉矩波動限制在一定的容差範圍內，容差的大小由頻率調節器來控制，併產生 PWM 脈寬調製信號，直接對逆變器的開關狀態進行控制，以獲得高動態性能的轉矩輸出。它的控制效果不取決於異步電動機的數學模型是否能夠簡化，而是取決於轉矩的實際狀況，它的控制結構簡單、控制信號處理的物理概念明確、系統的轉矩響應迅速且無超調，是一種具有高靜、動態性能的交流調速控制方式。

直接轉矩控制磁場定向所用的是定子磁鏈，它採用離散的電壓狀態和六邊形磁鏈軌跡或近似圓形磁鏈軌跡的概念。只要知道定子電阻就可以把它觀測出來。直接轉矩控制強調的是轉矩的直接控制與效果、把轉矩直接作為被控量，既直接又簡化。負載電機由變頻器驅動。變頻器為一台帶整流/回饋單元的變頻器，它由整流/回饋單元，逆變器組成。整流/回饋單元由兩個反並聯能在兩個方向上有電能流動，即能夠將電能送回電網(四象限工作)。發電工作橋通過一台自耦變壓器和電網相連接。當電動機處於發電狀態時，電能可通過其回饋單元回饋電網 ^[3]  。

電力測功機電封閉試驗枱

電力測功機特性性能曲線

電力測功機應用場合