大功率减速器加载试验台设计

2016-10-21毛现霞

科技创新与应用 2016年5期

毛现霞

摘要：文章介绍了工业齿轮箱加载试验系统，试验台为直流母线回馈式传动试验台，可进行空载试验及同速比、不同速比工况下的加载试验，并将加载试验的能量回馈至试验台拖动系统的前端，形成能量闭环。

关键词：加载试验系统;试验台;能量回馈;能量闭环

引言

减速器加载验台是用来检验齿轮箱制造质量的测试设备，通过全面检测和验证各项性能指标，来满足齿轮箱负荷和出厂检验的国家、行业标准和要求。700kW减速器试验台设计以“党的十八大”重要思想为指导，紧紧围绕“节约能源资源”主题，自主研发。系统采用回馈能量反馈系统，形成能量闭环，节能达到70%-80%，效果明显。

1 试验台原理

试验台基本原理是：电网6kV或10kV的工频交流电经过高压受电开关柜进行隔离后送到变压器的原边，变压器输出有两套次边绕组，两组三相之间相差30°，经整流柜内的两套整流装置整流后并联输出直流电（12脉波），再由驱动逆变器将直流电逆变为频率可调的交流电驱动电机按转速闭环运行;驱动电机与陪试减速器、被试减速器、加载电机之间依次机械联接，由加载变频器控制加载电机给被试减速器加载，控制加载电机工作在发电状态，以转矩闭环运行。

加载电动机发出的电能通过加载变频器变为直流回到系统的直流侧，再向驱动逆变器供电，系统能量构成内部循环反馈，外部电网只提供系统启动及电器损耗、机械损耗，约为系统功率的20%-30%。

2 试验台组成

2.1 高压柜

高压柜主要由隔离开关、负荷开关、避雷器、熔断器等元件组成。高压柜从电网接受6kV或10kV高压电源，给变压器提供电能。主要起保护作用，防止电网电压波动对试验设备的冲击和损坏。

2.2 变压器

进线变压器将电网电压变为供试验设备使用的电压。

2.3 配出开关柜

系统中配置一台配出开关柜，柜内主要安装有进线熔断器、接触器及充电装置：熔断器、进线接触器、充电接触器、充电电阻、电压互感器、电流互感器。开关柜的主要作用是连接供电隔离开关，接受驱动逆变柜控制器指令，为系统后端的电器柜提供充电及主回路分、合功能，并显示进线电压、电流。

2.4 整流柜

整流系统采用12脉波的并联多重化整流电路。整流柜主要由两套三相桥式管整流电路构成。进线变压器二次绕组分别接一个整流桥，两组整流电路并联，形成1600VDC电源接入到两台逆变柜，给直流母线电容供电。

2.5 加载逆变器

该变频系统用于将做发电运行的加载电机所发出的频率、电压不确定的交流电变换为直流电回馈系统直流母线侧（整流柜直流侧）。其工作原理是通过逆变器控制加载电机发电，将机械能转换成电能，调节发电机转差来调节发电功率，在转差率一定的情况下，转子转速下降，定子频率也随着下降，来保证发电机发出电流。调节转差变大，负载制动力增大，发电功率也增大，直流电压泵升增大。反之亦然。工控机通过“CAN”总线与其它分布式控制单元相连接。

2.6 驱动及加载电机

驱动电机和加载电机为同型号变频异步电动机。电动机自带速度传感器，以增加系统速度闭环的控制精度和稳定性，采用进口的抗振动、耐油污、安装空间小的Hall速度传感器，进一步提高低速区的速度闭环的控制精度。

2.7 机械传动

机械部分要由工作平台、减速器测试支持工装、电机与减速器间联接装置等构成，结构简单，安装使用方便。

3 控制系统

控制网络分为电气控制和网络控制两套系统，两套系统可以独立工作并互为备用。

3.1 电气控制

电控部分是通过网络控制系统与测试系统相连进行控制调节和显示，实现电机的启动、运行和停机已达到检测所需工况。该控制分为两个电控部分：分别用来实现驱动变频器的控制和加载变频器的控制。

电控原件通过按钮、旋钮、仪表及指示灯的信息与网络控制系统连接，并通过网络控制系统与测试系统相连接。

3.2 网络控制

网络控制通过控制微机实现对所有主令电器控制、运行参数的设定、选定试验程序的执行来实现系统各单元的启动、运行和停机，并实时采集试验数据。同时系统具备信息处理、自检、过程监控能力。网控系统的工控机與变频器控制单元通过“CAN”总线连接，保证试验过程可靠的数据交换。

网络控制系统功能：