【導讀】工作及取得的研究成果；得其他教育機構(gòu)的學位而使用過的材料；設計一個高壓異步電機特性測試微機控制系統(tǒng)。要求該系統(tǒng)能準確測試被試高壓電機的。各項性能，并能自動生成試驗報告。在規(guī)定時間內(nèi)，完成以下工作：。2月21日至3月12日：查閱資料；撰寫文獻綜述和開題報告；熟悉相關知識。3月28日至4月9日：畢業(yè)實習。

　　

【正文】 載試驗的結(jié)果，打印報表。 數(shù)據(jù)計算分析 試驗時，用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀測量電動機的轉(zhuǎn)速 n1（ r/min） ，并同時測量電源的頻率，轉(zhuǎn)差率按式 （ ） 計算，輸入功率按式 （ ）計算， 輸出功率按式 （ ）計算。 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????212n nnS ?? ??????????????????????????????（ ） ???????????? cba PPPP 1111 ??? ???????????????????????????????????????? Xxx IUP ?? 31 ?????????????（ ）???????????????????????????????????????????????????????????????????????12PP?? ????????????????????????????（ ） ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????求出不同負載點的 效率，作效率曲線 )( 2Pf?? ，然后取負載上升和下降兩條曲線作為所求的效率曲線。 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的測量 試驗目的 為了求得被試電動機的最大轉(zhuǎn)矩，從而考核該電動機的帶負載性能及過載能力。 122 nTP ??p fn ?? 602高壓異步電機微機測控系統(tǒng)的設計 14 試驗過程 1. 運用智能儀表（激光轉(zhuǎn)速計）測量轉(zhuǎn)速，讀入計算機 2. 最大轉(zhuǎn)矩的測量： 初始參數(shù)： （ 1）直流電阻測定已求得換算至基準工作溫度時的電阻值 refR1 （ 2）由空載試驗求得的參數(shù)，可得： 空載電流的有功分 量： 300 103 ??? n fwr U PPI 空載電流的無功分量： 20200 rx III ?? （ 3）由堵轉(zhuǎn)試驗求得的參數(shù)，可得： 堵轉(zhuǎn)電流：knkkn UUII ? 堵轉(zhuǎn)功率： 2?????????knkkn UUPP 堵轉(zhuǎn)電流的有功分量：nknkr UPI 3? 堵轉(zhuǎn)電流的無功分量： 22 krknkx III ?? 計算最大轉(zhuǎn)矩 rkr IIK 0?? xkx IIH 0?? ???????? ?? HKHr 221 222 HKI k ?? nrefkURIK 1221 ? 由 KHtg ?? 求出 ? 、 2?tg 23 ?tgrUTn? refsfwnm S PPPP ? ??? 1 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)： mt PTcK ?? 式中：對 10kW 及以上的籠型電機，取 c=；對繞線式轉(zhuǎn)子電機和小于 10kW 的籠型電機，取 c=。 湖南工程學院 畢業(yè)設計 （論文） 15 第 4 章 系統(tǒng)硬件設計 高壓試驗電源系統(tǒng)的設計 試驗用電源對電機測試系統(tǒng)及電機性能的影響很大，為了保證測試的準確性，對試驗電源要有一定的要求。試驗用交流電源設備包括電力變壓器、調(diào)壓器、交 流發(fā)電機組等，它們又可分為單相和三相、電壓固定或可調(diào)、單頻率、多頻率和可調(diào)頻率、工頻、中頻等多種類型。 GB 755 指出試驗電源的電壓波形正弦性畸變率應不超過 5%，在進行溫升試驗時應不超過 %。電壓的負序分量和零序分量均不超過正序分量的 1%；在進行溫升試驗時，負序分量不超過正序分量的 %，零序分量的影響予以消除。試驗電源的頻率與額定頻率之差應在額定頻率的177。 1%范圍內(nèi)。試驗電源的額定容量應為被試電機額定功率的 2倍以上，電壓的調(diào)節(jié)范圍應為電機額定電壓的 5%— 130%。 國家標準中規(guī)定：在 電機進行溫升試驗時，負序分量應不超過正序分量的 %，零序分量的影響應予排除（在三相三線制供電系統(tǒng)不出現(xiàn)零序分量）；其他試驗，負序分量和零序分量均不應超過正序分量的 1%。 試驗電源 組的選擇 試驗電源一般采用直流電動機 同步發(fā)電機組。調(diào)節(jié)直流電動機的勵磁可以調(diào)節(jié)機組轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)同步發(fā)電機的頻率。采用轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)控制，可以保證試驗電源頻率的穩(wěn)定性。調(diào)節(jié)同步發(fā)電機的勵磁可以調(diào)節(jié)輸出電壓，采用電壓負反饋閉環(huán)控制，可以保證試驗電源電壓的穩(wěn)定性。 如果電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，二試驗電源的頻率又不需要調(diào)節(jié)，也可采 用同步電動機作為電源機組的驅(qū)動電機。 1）直接負載法（ 50Hz 回饋法） 高壓異步電機微機測控系統(tǒng)的設計 16 380V 500V/20xxA 電壓 17DP 反饋 6000V K1 K4 K2 K3 N N 11TD 11TF 11ZF 12ZF 12TF 被試機 陪試機 圖 41 50Hz回饋法試驗電源機組原理圖 50Hz 回饋法試驗電源機組原理圖： 11TD(電動 )→ 11TF（發(fā)電）→被試 M（電動）→陪試 P（發(fā)電）→ 12TF（電動） n=N K1 斷開 ,K K3 閉合 K1 合 17DP→ 11ZF（發(fā)電） 12ZF（發(fā)電） 原理說明： 11TD 通電并網(wǎng)，使得 11TD 處于電動機狀態(tài)，經(jīng)連軸器帶動同步電機 11TF轉(zhuǎn)動，先不給 11TF 加勵磁電流。由于 11TD 是異步電動機，剛開始轉(zhuǎn)速不能達到同步轉(zhuǎn)P M LV 可控 整流 湖南工程學院 畢業(yè)設計 （論文） 17 速（ f=50HZ），就要通過外界補給 11TF：即經(jīng)過連軸器連接到另一臺直流電機 11ZF， 11ZF的電源是由 380V 的三相線路經(jīng) 17DP 整流成直流后再接入電機， 11ZF 作發(fā)電，先不加勵磁， 利用剩磁起動，再調(diào)節(jié)其勵磁電流使整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速達到同步額定轉(zhuǎn)速。此時再給11TF 加上勵磁電流，使其工作在發(fā)電機狀態(tài)。 發(fā)出來的電再輸送到被試電機 M中，使其工作于電動機狀態(tài)，被試電機的負載是利用另外一臺一模一樣的電機作為陪試品，被試品和陪試品利用連軸器連接起來，一臺處于電動狀態(tài)，另一臺就為發(fā)電狀態(tài)，也就是說，此時陪試電機 P將作為發(fā)電機用。 P發(fā)出來的電輸送給電機 12TF， 12TF 處于電動機狀態(tài)，電機 12TF 又經(jīng)連軸器與直流電機 12ZF 連接起來，使直流電機 12ZF 處于發(fā)電 機狀態(tài)，此時斷開 K1， KK3 合上，電機 12ZF 與電機 11ZF 連接成功，由電機 12ZF 發(fā)出來的電再送給電機 11ZF，從而形成一個循環(huán)。 ，使能量有一部分在循環(huán)的過程中被損耗掉，所以，在試驗的過程中 K4 一直不斷開，電動機 11TD 一直向系統(tǒng)補充能量。 17DP 利用本身的輸出電壓來作其閉環(huán)反饋控制； 12ZF 利用被試機的輸入電流來作其閉環(huán)電流反饋控制； 11TD、 11ZF、 12TF 利用本身的勵磁電流來進行閉環(huán)電流反饋控制； 11TF 利用本身的輸出電壓（電樞電壓）來進行閉環(huán)電壓反饋控制。 高壓異步電機微機測控系統(tǒng)的設計 18 2)低頻堵轉(zhuǎn)試驗 380V 380V 轉(zhuǎn)速反饋 80V/600A 500V/20xxA 17DP K1 K2 N 11TF 11ZF 電壓反饋 圖 42 低頻堵轉(zhuǎn)試驗電源機組原理圖 低頻堵轉(zhuǎn)試驗試驗電源機組原理圖： 11TD(電動 )→ 11TF（發(fā)電）→被試 M（堵轉(zhuǎn)） n=N K K2 合 17DP→ 11ZF（發(fā)電） 原理說明： 11TD 通電并網(wǎng)，使得 11TD 處于電動機狀態(tài)，經(jīng)連軸器帶動同步電機 11TF轉(zhuǎn)動，先不給 11TF 加勵磁電流。由于 11TD 是異步電動機，剛開始轉(zhuǎn)速不能達到同步轉(zhuǎn)速（ f=50HZ），就要通過外界補給 11TF：即經(jīng)過連軸器連接到另一臺直流電機 11ZF， 11ZFM LV LV 可 控 整 流 可 控 整 流 湖南工程學院 畢業(yè)設計 （論文） 19 的電源是由 380V 的三相線路經(jīng) 17DP 整流成直流后再接入電機， 11ZF 作發(fā)電，先不加勵磁，利用剩磁起動，再調(diào)節(jié)其勵磁電流使整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速達到同步額定轉(zhuǎn)速。此時再給11TF 加上勵磁電流，使其工作在發(fā)電機狀態(tài)。 11TF 發(fā)出來的電直接給被試電機 M供電，而被試電機讓其堵轉(zhuǎn) ,不帶負載。 17DP 利用 11ZF 的轉(zhuǎn)速進行閉環(huán)轉(zhuǎn)速反饋控制； 11ZF 利用本身的勵磁電流來進行閉環(huán)電流反饋控制； 11TF 利用本身的輸出電壓（電樞電壓）來進行閉環(huán)電壓反饋 控制。 3)疊頻法 溫升試驗 380V 500V/20xxA 電壓 17DP 反饋 6000V K1 K4 K2 K3 N N 11TD 11TF 11ZF 12ZF 12TF MMMM 被試機 圖 43 疊頻法試驗電源機組原理圖 疊頻變壓器 M LV 可控 整流 高壓異步電機微機測控系統(tǒng)的設計 20 疊頻法試驗電源機組原理圖： 11TD(電動 )→ 11TF（發(fā)電）→疊頻變壓器← 12TF(發(fā)電 ) ← 12ZF(電動 ) f=50HZ f=60HZ K K2 合 17DP→ 11ZF（發(fā)電） 調(diào)勵磁電流 K K3 合， 17DP 被試 M 原理說明： 11TD 通電并網(wǎng)，使得 11TD 處于電動機狀態(tài)，經(jīng)連軸器帶動同步電機 11TF轉(zhuǎn)動，先不給 11TF 加勵磁電流。由于 11TD 是異步電動機，剛開始轉(zhuǎn)速不能達到同步轉(zhuǎn)速（ f=50HZ），就要通過外界補給 11TF：即經(jīng)過連軸器連接到另一臺直流電機 11ZF， 11ZF的電源是由 380V 的三相線路經(jīng) 17DP 整流成直流后再接入電機， 11ZF 作發(fā)電，先不加勵磁，利用剩磁起動，再調(diào)節(jié)其勵磁電流使整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速達到同步額定轉(zhuǎn)速。此時再給11TF 加上勵磁電流，使其工作在發(fā)電機狀態(tài)。 b. 電機 12ZF的電源也由 380V的三相線路經(jīng) 17DP整流成直流后再接入電機， 12ZF和 12TF 由連軸器連接起來，再調(diào)節(jié)其勵磁電流使整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速達到（ f=60HZ）同步轉(zhuǎn)速，此時再給 12TF 加上勵磁電流，使其工作在發(fā)電機狀態(tài)。此時它發(fā)出來的電的頻率為 60HZ。 （ f=50HZ）和 12TF（ f=60HZ）兩臺電機發(fā)出來的電分兩路輸送到疊頻變壓器中，疊頻后再輸入到被試電機 M中。 17DP 利用本身的輸出電壓來作其閉環(huán)反饋控制； 11TF 利用本身的輸出電壓（電樞電壓）來進行閉環(huán)電壓反饋控制； 11TD、 11ZF、 12TF、 12ZF 利用本身的勵磁電流來進行閉環(huán)電流反饋控制。 試驗電源系統(tǒng)的設計 該部分設計分為主電路和輔助電路兩部分，由于整流負載容量較大，要求直流電壓脈動較小，所以，應采用三相整流電路 (6)。 電源主電路均采用帶續(xù)流二極管的三相橋 式整流電路，整流元件的散熱采用強迫風冷方式，并用 PID 調(diào)節(jié)閉環(huán)控制，其電源整流變壓器采用 Y/D11 接法。電流及電壓的檢測選用霍爾傳感器，具有精度高、速度快等特點，并有隔離作用。 湖南工程學院 畢業(yè)設計 （論文） 21 設計采用一套可控硅控制柜（ 500V,20xxA），利用閉環(huán)系統(tǒng)對兩臺直流電機進行自動調(diào)速控制――直流自動調(diào)速裝置 17DP。 17DP 為帶續(xù)流二極管的三相全控橋式整流電源柜，整流電源變壓器容量 1000KVA、 380V/400A，輸出直流為 500V/20xxA。根據(jù)試驗項目和電機運行狀態(tài)不同，選擇電壓反饋或轉(zhuǎn)速反饋形成閉環(huán)控制，實現(xiàn)自動 穩(wěn)壓或調(diào)速。 輔助電源的設計設計采用兩臺直流可控整流柜（ 220V,100A）；兩套同步電動機他勵可控硅勵磁柜（ 600A,80V）；一套同步電動機他勵可控整流柜（ 600A,80V）；以控制兩臺直流機和三臺同步機的勵磁。 ⑴ 1CP 為三相半控橋式可控整流電源柜，整流變壓器為 25KVA、 380V/180V,輸出直流為 220V/100A，供給 11ZF 勵磁，根據(jù)試驗項目和電機運行狀態(tài)不同，選擇電流反饋或轉(zhuǎn)速反饋，觸發(fā)控制板采用以單片機為核心的數(shù)字觸發(fā)器實現(xiàn)閉環(huán)控制。 ⑵ 2CP 為三相 半控橋式可控整流電源柜，整流變壓器為 25KVA、 380V/180V,輸出直流為 220V/100A，供給 12ZF 后勵磁，根據(jù)試驗項目和電機運行狀態(tài)不同，選擇勵磁電流反饋或被試電機 M的電流反饋，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)、穩(wěn)定勵磁電流或被試電機電流，觸發(fā)控制板采用以單片機為核心的數(shù)字觸發(fā)器實現(xiàn)閉環(huán)控制。 ⑶ 3CP 為三相半控橋式可控整流電源柜，整流變壓器為 60KVA、 380V/70V,供給 11TF勵磁，采用電樞電壓反饋，通過閉環(huán)控制可實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)穩(wěn)定發(fā)電機電樞電壓。 ⑷ 4CP 為三相半控橋式可控整流電源柜，整流變 壓器為 60KVA、 380V/70V,輸出直流為 80V/600A，供給 12TF 勵磁回路，采用電樞電壓或勵磁電流反饋形成閉環(huán)，實現(xiàn)自動穩(wěn)定電樞電壓或勵磁電流。 ⑸ 5CP 為三相半控橋式可控整流電源柜，整流變壓器為 60KVA、 380V/70V,輸出直流為 80V/600A，供給 11TD 勵磁，采用電流反饋形成閉環(huán)，實現(xiàn)自動穩(wěn)流。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計 迄今為止，儀表的產(chǎn)生發(fā)展經(jīng)歷了三代。第一代是模擬式儀表，如沿用至今的動圈式指示調(diào)節(jié)儀、萬用表、電壓表、彈簧管壓力計等。這類儀表不管其原理和結(jié)構(gòu)如何，都 有一個共同的 特征，就是直接對模擬信號進行測量和控制，最終以指針的運動來顯示測量結(jié)果。第二代儀表是數(shù)字式的儀表，如數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計、數(shù)字式溫度顯示調(diào)節(jié)儀等等。數(shù)字式儀表與模擬式儀表相比，在原理、結(jié)構(gòu)上發(fā)生了根本性變化，基本原理是將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進行測量或控制，數(shù)字集成電路被大量采用， A/D、D/A 和十進制數(shù)碼顯示技術(shù)是其最明顯的特征標志。數(shù)字式儀表給人以直觀的感覺，響高壓異步電機微機測控系統(tǒng)的設計 22 應速度和測控精度也比模擬式儀表提高許多。盡管如此，這一代儀表的實時功能仍然十分簡單，不具備記憶、對數(shù)據(jù)分析處理、可控程序以及人 機對 話這樣的高級功能。第三代儀表便是近來發(fā)展迅速的智能儀表。所謂智能儀表實質(zhì)上是以微型計算機為主體代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表中常規(guī)電子電路而設計制造出來的一代新型儀表，即 meter based microputer（基于微型計算機的儀表）由于將微型機置入測量控制儀表中，使得它不但能夠解