电机性能的测试-课件

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机性能的测试,电机性能的测试,1,电机性能,电气性能：电机的工作特性，电动机的转矩,-,转速特性，磁,路的饱和特性，电机参数及温升等,机械特性：电机的安装尺寸、外形尺寸、转动惯量、外 观、,振动噪声等,电机性能的,试验方法,型式试验：为了确定是否符合制造标准的要求，对电机的特性和参数进行全面的检验，通常只对首台或首批几台样机进行检验。,检查试验：为了确定电机在电气和机械方面是否处于正常工作状态而进行的检验，每台新装配的电机都要进行检查试验，合格方能出厂,。,2,电机性能电气性能：电机的工作特性，电动机的转矩-转速特性，磁,本章主要内容,电机电气性能中损耗与效率的确定,工作特性,转矩,-,转速特性的测定,温升实验,3,本章主要内容3,6.1,电机杂散损耗的确定,一 杂散损耗的分类和确定方法,分类：,空载杂耗：电机的空载试验测得的定子铁耗中包含了基本铁耗和空载杂耗,负载杂耗：电机的杂散损耗主要指的是负载杂散损耗,基频杂耗：导体的集肤效应产生，槽内导体有效截面积减小，交流电阻增大引起铜耗增加，还有绕组端部的涡流损耗等。,高频杂耗：气隙高次谐波在定转子表面引起的表面损耗，在定转子齿部引起的脉振损耗，转子横向电流引起的损耗等。,4,6.1 电机杂散损耗的确定一 杂散损耗的分类和确定方法分类：,杂散损耗的确定方法,（,1,）实测法：同步电机通常采用实测法，直流电机和感应电机根据需要可以采用实测法。,（,2,）,额定输出（发电机）或额定输入（电动机）电功率的百分比表示：,1,）据,GB755,，感应电动机的杂散损耗按其书人工电功率的,0.5%,确定。,2,）有补偿绕组直流电机的杂散损耗按其输入（电动机）或输出（发电 机）电功率的,0.5%,确定。,3,）无补偿绕组直流电机则按,1%,确定。,注意：当电机功率不等于额定值时，杂散损耗应按与负载电流平方成比例进行修正。,5,杂散损耗的确定方法（1）实测法：同步电机通常采用实测法，直流,二、杂散损耗测定的测功机法,用测功机测定感应电动机杂散损耗时，功率表测定被试电动机的输入电功率,P1,，测功机测定被试电机的输出机械功率为,P2,，电机的总损耗 ，则电机的杂散损耗为：,式中：为定转子铜耗之和；为电机的空载损耗，可以由空载特性曲线获得。,6,二、杂散损耗测定的测功机法 用测功机测定感应电,定子铜耗：,转子铜耗：,铁耗和机械损耗通过空载实验获得,7,定子铜耗：转子铜耗：铁耗和机械损耗通过空载实验获得7,8,8,大家学习辛苦了，还是要坚持,继续保持安静,9,大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静9,注意事项,；（,1,）测功机测定杂散损耗时，应做出 的上升曲线或者下降曲线（近似为直线），取通过坐标原点的平均曲线。在曲线上查,TN,对应的即为额定功率时的负载损耗 。,（,2,）对于功率较小的感应电机，定子漏阻抗压降较大，每极磁通满载比空载时减小，铁耗也减小，因此可以采用下式对,3kW,以下小型电机的负载杂耗矫正：,（,3,）是一种直接负载法，功率大时会受到容量限制难以实现。,10,注意事项；（1）测功机测定杂散损耗时，应做出,三、杂散损耗的回馈法,采用回馈法测定电机的杂散损耗时，应选用两台型号、规格完全相同，且为同一制造厂同一批次生产的电机，其中一台为被试电机，另一台为辅助电机，两台电机用联轴器直接联接。,令被试电机,M,在额定电压、额定频率下作电动机运行，辅助电机,M,接额定电压的变频电源作发电机运行。,变频电源的频率应低于额定频率，调节变频电源频率也就调节了辅助电机和被试电机的负载。,在,1.250.25PN,范围内均匀测取,57,点读数，每点均测被试电机输入电功率,P1,，辅助电机输出电功率,P2,，两台电机的三相电流，相电阻和转差率，则两台电机除杂散损耗外的总损耗为：,11,三、杂散损耗的回馈法 采用回馈法测定电机的杂,两台电机的铁耗和机械耗取自各自的空载试验，转子铜耗按以下式子来计算：,因此，两台电机的负载杂耗之和可以写为：,两电机的负载杂耗的分配方式：,12,两台电机的铁耗和机械耗取自各自的空载试验，转子铜耗按以下式子,四 杂散损耗测定的反转法,基频损耗的测定,计算高频杂耗的方法,基频杂耗在总杂耗中所占比例较小，只在定子边产生，通常采用取出转子法测定,13,四 杂散损耗测定的反转法基频损耗的测定计算高频杂耗的方法基频,高频损耗的测定,14,高频损耗的测定14,6.2,电机效率的测定,两种方法：,直接测定法、间接测定法,电机效率即为有功输出功率与有功输入功率之比,15,6.2 电机效率的测定两种方法：电机效率即为有功输出功率与有,一 效率的直接测定法,直接测量被试电机的输出功率,P,2,和输入功率,P,1,，可以计算效率：,1.,电功率测量简单，用电工仪表可以直接测量。,2.,机械功率测量比较困难，可以采用测功机、矫正过的直流电机和数字式转速转矩测试仪。,3.,根据,GB755,规定，用直接法测定效率时应达到热稳定状态，并将冷却空气温度换算到,25,摄氏度。,16,一 效率的直接测定法直接测量被试电机的输出功率P2和输入功率,二 效率的间接测定法,间接法测量效率时，应分别测量或分析被试电机的各项损耗，以便求得其总损耗，并利用下式计算电机的效率：,(2),电机的损耗主要有以下几项：铁损耗,机械损耗 ，工作绕组铜耗 ，异步电机转子铜耗 ，励磁绕组铜耗 ，电刷电损耗 ，杂散损耗 ，辅助设备损耗 。,(1),上式,1,适合发电机；式,2,适合电动机。,（,3,）直流电机和同步电机：,异步电动机：,17,二 效率的间接测定法间接法测量效率时，应分别测量或分析被试电,1.,铁损耗和机械损耗的测定,铁损耗和机械损耗统称为不变损耗，它们与运动方式和运行状况无关。,（,1,）铁耗是由于铁心中交变磁场引起的磁滞损耗和涡流损耗。,（,2,）铁耗大小与铁心材料、钢片厚度、交变频率和磁通密度有关。,（,3,）铁耗大致与频率的,1.31.5,次幂成正比，与磁密平方成正比。,（,4,）频率和转速不变时，铁耗和机械损耗可视为恒值。,铁耗和机械损耗的确定：空载运行时，输入功率全部转换为铁耗和机械损耗。因此可以通过空载试验得到上述两损耗之和。,铁耗和机械损耗的分离方法：,左图横坐标为空载电源电源标幺值平方，纵坐标为空载损耗中铁耗与机械损耗之和。,铁耗和机械损耗分离后的数值见图标所示。,18,1.铁损耗和机械损耗的测定铁损耗和机械损耗统称为不变损耗，,2.,工作绕组损耗和励磁绕组损耗,（,1,）工作绕组：同步电机指定子绕组；感应电机指定子绕组和转子绕组；直流电机指的是电枢绕组。工作绕组损耗指的是上述绕组 损耗。,（,2,）绕组电阻需要换算到基准工作温度下的换算后值。,（,3,）励磁绕组的损耗：与工作绕组的损耗计算方法相同。,（,4,）转子铜耗的计算方法：,首先，计算感应电机的电磁功率,P,em,：,把输入功率,P1,时实测的转差率,s,换算到基准工作温度：,最后利用以下公式求得转子铜耗：,19,2.工作绕组损耗和励磁绕组损耗（1）工作绕组：同步电机指定,3.,电刷电损耗 和负载杂散损耗,电刷电损耗包含电刷的 损耗，连接线的 损耗以及电刷接触损耗等，可以近似的用通过电刷的电流乘以一固定电压降 来确定，电压降的取值方法为：,此处的杂散损耗指的是负载杂耗，前面已经论述,碳,-,石墨、石墨及电化石墨电刷：,金属石墨电刷：,20,3.电刷电损耗 和负载杂散损耗 电刷电损耗包含,4.,辅助设备的损耗,下列辅助设备的损耗应计入被试电机的损耗中：,（,1,）给电机供电的变阻器、调压装置、辅助变压器等设备的损耗。,（,2,）被试电机所专用并由其本身驱动的励磁机、副励磁机、旋转整流器和启动用电动机的损耗。,（,3,）被试电机所专用并由其本身驱动的通风机、水泵和油泵的损耗等。,21,4.辅助设备的损耗下列辅助设备的损耗应计入被试电机的损耗中,6.3,电动机工作特性的测定,直流电机工作特性：转速特性、转矩特性、效率特性,机械工作特性：转矩和转速曲线,硬特性,软特性,22,6.3电动机工作特性的测定直流电机工作特性：转速特性、转矩特,感应电动机工作特性,同步电动机工作特性,-,与感应电动机类似,23,感应电动机工作特性同步电动机工作特性-与感应电动机类似23,工作特性测定的平台组成,试验台,被试电机,测功机,24,工作特性测定的平台组成试验台被试电机测功机24,试验台,被试电机,校正过的直流发电机,电阻箱,发电机组,电网,T,I,a,n1,n2,n3,n4,n5,n6,0,25,试验台被试电机校正过的直流发电机电阻箱发电机组电网TIan1,试验台,被试电机,转矩转速传感器,磁粉制动器,转矩仪,26,试验台被试电机转矩转速传感器磁粉制动器转矩仪26,试验台,被试电机,发电机,电阻箱,发电机组,电网,转速转矩传感器,电网,变流器,27,试验台被试电机发电机电阻箱发电机组电网转速转矩传感器电网变流,平台实例,28,平台实例28,工作特性测定的转矩仪法,按实验条件和实验要求搭建实验平台，通过调整负载大小，测试出各种参数随负载变化的曲线,29,工作特性测定的转矩仪法按实验条件和实验要求搭建实验平台，通过,降低电压负载法,适用范围：因设备所限不能采用额定电压负载法的实验,实验过程：,把实验结果折算到额定电压进行修正,30,降低电压负载法适用范围：因设备所限不能采用额定电压负载法的实,6.4,电动机转矩,-,转速特性的测定,转矩,-,转速特性曲线中包含了电动机的起动转矩，起动过程的最小转矩、最大转矩、额定转矩以及空载转速、额定转速等重要性能数据，这些数据可通过计算的方法获得，电机制成后需要用试验加以验证。,31,6.4 电动机转矩-转速特性的测定转矩-转速特性曲线中包含了,32,32,效率和功率因数工作特性曲线,电流和输入功率工作特性曲线,从图表得出当,P,N,90kW,时,P,1N,=95kW,I,N,80.5A,N,94.7,cos,N,0.88,33,效率和功率因数工作特性曲线电流和输入功率工作特性曲线从图表得,转矩,-,转速特性测定的加速法,1.,测试原理,加速法就是利用感应电动机空载起动试验测取其机械特性曲线的一种方法。,电机学原理，空载起动的运动方程：,由于电磁转矩远远大于空载转矩，可以略去空载转矩，简化为：,只要测取转速信号和转速的加速度信号，就可以测得转矩,-,转速特性。,34,转矩-转速特性测定的加速法1.测试原理加速法就是利用感应电,2.,测试方法,用测速发电机测取转速,n,信号，用阻容微分电路测取转速的加速度 信号（即转矩信号），把它们送入数字存储示波器，就可以描绘出电机的机械特性曲线,注：,M,为被试电机；,TG,为直流测速发电机；,R1,、,C1,构成微分电路；,R,、,C,为滤波器。,35,2.测试方法用测速发电机测取转速n信号，用阻容微分电路测取,永磁同步电动机转矩,-,转速特性的测定,1.,用永磁同步电动机通常采用异步起动法，即通过阻尼绕组产生异步转矩来获