Idriftsettelse av 200 kW høymomentsrigg og testing av elektriske maskiner
Bachelor thesis
Date
2020Metadata
Show full item recordCollections
- Institutt for elkraftteknikk [2576]
Abstract
Høsten 2019 anskaffet NTNU en høymomentsrigg for testing av elektriske maskinermed lavt turtall. Høymomentsriggen er utstyrt med en 200 kW drivmotor og en 160 kWpermanent-magnet maskin (PM-maskin) som er utskiftbar for testing av andre roterendemaskiner. Denne rapporten beskriver hvordan man idriftsetter høymomentsriggen, utfø-rer tester og henter ut sensordata på en PM-maskin.
Før idriftsettelse av testriggen er det kartlagt hvilke målinger som er nødvendig å im-plementere og hvilke sikkerhetstiltak som må være på plass for å kunne drifte høymo-mentsriggen. Gruppen har utarbeidet et topologiskjema som presenterer en fullstendigoversikt over plasseringer av sensorer og måleutstyr. Som dataloggingverktøy er det be-nyttet Sefram DAS 30. Dataloggeren har mulighet til å hente inn og presentere data ommoment, hastighet, strøm, spenning, temperatur, power factor (PF), virkningsgrad, totalharmonic distortion (THD), aktiv- og reaktiv effekt.
Til å simulere lastsituasjoner på maskinen benyttes Egston Grid Emulator som gir etbredt spekter av testmuligheter. Gruppen har prosjektert to skap for tilkobling mellomhøymomentsrigg og Egston Grid Emulator. Skapene tar også hensyn til nødutkoblings-systemet.
Basert på vitenskaplige artikler, bransjestandarder og normer er det utviklet prosedyrerfor åpen klemmetest, lasttest, temperaturtest og Fault Ride-Through (FRT) test. Teste-ne i rapporten tar kun utgangpunkt i når maskinen blir driftet som generator, men medEgston Grid Emulator er det mulig å kjøre maskinen i alle 4 kvadranter.
Alle resultater er hentet fra vitenskapelige artikler, tekniske rapporter og Øystein Krø-vels doktorgradsavhandling ved NTNU i 2011. Krøvel har i sin doktoravhandling desig-net en PM-maskin som har like egenskaper som PM-maskinen på høymomentsriggen.Det forventes at testresultatene på PM-maskinen vil samsvare med resultatene presen-tert i denne rapporten. Fault Ride-Through resultatene er hentet fra to ulike tester utførtmed mobile testenheter på småkraftverk og vindmøller.
Det konkluderes med at dokumentasjonen i rapporten og anskaffet materiell vil væremer enn tilstrekkelig for å kunne idriftsette testriggen og utføre testene beskrevet i rap-porten. Autumn 2019 NTNU acquired a high-torque test rig of electrical rotary machines withlow rotary speed. The high-torque test rig are equipped with a 200 kW prime mover anda 160 kW permanent-magnet machine (PM-machine) which are replaceable for testingof other electrical rotary machines. This report describes how to comission the high-torque rig, how to perform several tests and collect the sensor data from a PM-machine.
Before commissioning the test rig, necessary measurments and safety measures requiredto run a high-torque rig, was examined. The group have composed a topology diagramwhich presents a complete overview of the placements off sensors and measuring equip-ment. Sefram DAS 30 is used for datalogging. This datalogger have the ability to collectand present data such as torque, rotary speed, current, voltage, temperature, power factor(PF), efficiency, total harmonic distortion (THD), active- and reactive effect.
For simulation of different loads, Egston Grid Emulator gives a broad spectre of tes-ting opportunities. The group have planned two cabinets for connection between thehigh-torque rig and the grid emulator. The cabinets also enables connection to the labo-ratory emergency system.
Based on scientific papers, industry standards and norms, procedures have been develo-ped for no-load test, load test, temperature test and Fault Ride-through (FRT) test. Thetests this report is based upon, is when the test machine is operated as a generator, butthe Egston Grid Emulator makes it possible to run the machine in all 4 quadrants.
All results are retrieved from scientific papers, technical reports and Øystein Krøvel’sdoctoral dissertation at NTNU in 2011. Krøvel has, in his doctoral dissertation, designeda PM-machine that has the same characteristics as the PM-machine on the high-torquerig. It is expected that the test results on the PM-machine will match the results pre-sented in this report. The Fault Ride-Through results are taken from two different testsperformed with mobile test units at small power plants and wind turbines.
It is concluded that the documentation in this report and acquired equipment, will besufficient enough to be able to commission the test machine and perform the tests de-scribed.