【文章內(nèi)容簡介】 質(zhì)的溫度。 （ 3）對采用內(nèi)冷卻器冷卻的電機(jī) ,冷卻介質(zhì)的溫度應(yīng)在冷卻器的出口處測量 。對有水冷冷卻的電機(jī) ,水溫應(yīng)在冷卻器的入口處測量。 （ 4）試驗(yàn)結(jié)束時冷卻介質(zhì)溫度的確定。 a .對連續(xù)定額和周期工作制定額的電機(jī) ,試驗(yàn)結(jié)束時的冷卻介質(zhì)溫度應(yīng)取有整個驗(yàn)過程最后的 1/4 時間內(nèi) ,按相等時間間隔測得的幾個溫度計讀數(shù)的平均值。 ,試驗(yàn)結(jié)束時的冷卻介質(zhì)溫度 ,若定額為 30min 及以下 ,取試驗(yàn)開始與結(jié)束時溫度計讀數(shù)的平均值 。若定額為 30～ 90min,取其 1/2 試驗(yàn)時間溫度計的讀數(shù)與結(jié)束時溫度計讀數(shù)的平均值。 電機(jī)繞 組及其他各部分溫度的測定 繞組溫度的測定。 電機(jī)繞組的溫度用電阻法測量 ,應(yīng)優(yōu)先采用雙橋帶電測溫法。如電機(jī)有埋置檢溫計時 ,則用檢溫計測量。 鐵芯溫度的測定 鐵芯溫度用檢溫計或溫度計測量。對大、中型溫度計應(yīng)不少于兩支 ,取其最高值作為鐵芯溫度。 軸承溫度的測定 軸承溫度用溫度計測量。對于滑動軸承 ,溫度計放入軸承的測溫孔內(nèi)或者放在接近軸瓦的表面處 ,對于滾動軸承 ,溫度計放在最接近軸承外圈處。 集電環(huán)溫度的測定 電機(jī)停機(jī)后 ,立即用溫度計測量集電環(huán)表面的溫度 ,取測得的最高值 作為集電環(huán)溫度。 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 5第 3章 高壓電機(jī)溫升試驗(yàn)各方法的比較 高壓電機(jī)溫升試驗(yàn)有直接負(fù)載法和等效負(fù)載法，等效負(fù)載法又分為降壓負(fù)載法與疊頻法。 等效負(fù)載法限于 S1 工作制電動機(jī)采用，如限于設(shè)備，對 100kW 以上的電機(jī)，允許采用降壓負(fù)載法，對立式或 300kW 以上的電機(jī)，允許采用疊頻法。 采用直接負(fù)載法和降壓負(fù)載法時，被試電機(jī)需要與陪試電機(jī)進(jìn)行機(jī)械連接，而疊頻法進(jìn)行異步電動機(jī)溫升試驗(yàn)時則不需要進(jìn)行機(jī)械連接，所以該方法特別適用于難以對無合適的拖動電機(jī)如高壓立式異步電動機(jī)、超設(shè)備容量的異步電機(jī)及沒有合適陪試電機(jī)的低速異步電機(jī)的溫升試驗(yàn)。疊頻法溫升試驗(yàn)還可以減少對組裝配的時間，減少試驗(yàn)時的能源消耗[6]。 直接負(fù)載法 直接負(fù)載法的溫升試驗(yàn)應(yīng)在額定頻率、額定電壓、額定功率或銘牌電流進(jìn)行。 連續(xù)定額 (S1工作制 )電動機(jī) 試驗(yàn)時 ,被試電機(jī)應(yīng)保持額定負(fù)載 ,直到電機(jī)各部分溫升達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)為止。試驗(yàn)過程中 ,每隔半小時記錄被試電機(jī)的電壓、電流和輸入功率以及定子鐵心、軸承、風(fēng)道進(jìn)出口的冷卻介質(zhì)和周圍冷卻介質(zhì)的溫度。如采用帶電測溫法時 ,還應(yīng)每隔半小時以及試驗(yàn)結(jié)束前測量繞組的電阻。 試驗(yàn)期間 ,應(yīng)采取措施 ,盡量減少冷卻介質(zhì)溫度 的變化。為了縮短試驗(yàn)時間 ,在溫升試驗(yàn)開始時 ,可以適當(dāng)過載。 如采用外推法確定繞組的溫升 ,電機(jī)停機(jī)后 ,應(yīng)立即測量繞組的電阻。對采用外接冷卻器及管道通風(fēng)冷卻的電機(jī) ,在電機(jī)切離電源的同時 ,應(yīng)停止冷卻介質(zhì)的供給。如以銘牌電流進(jìn)行溫升試驗(yàn) ,對應(yīng)于額定功率時的繞組溫升 △θN(K)按下述方法換算 : 當(dāng) Nt II? 當(dāng) NI 在 177。5%范圍內(nèi)時 : 2??????????? tNN II?? （ ） 式中 NI 滿載電流 ,即額定功率時的電流 ,A。從工作特性曲線上求得 。 tI 溫升試驗(yàn)時的電流 ,A。取在整個試驗(yàn)過程最后的 1/4 時間內(nèi) ,按 相等時間間隔測得的幾個電流的平均值 。 △θ對應(yīng)于試驗(yàn)電流 It 的繞組溫升 ,K。 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 6 短時定額 (S2工作制 )電動機(jī) 試驗(yàn)應(yīng)從實(shí)際冷狀態(tài)下開始。試驗(yàn)的持續(xù)時間按定額的規(guī)定。試驗(yàn)時 ,按照工作時限長短 ,每間隔 5～ 15min 記錄一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)。其他要求同 。 對應(yīng)于額定功率時的繞組溫升 △θN按下述方法換算 : 當(dāng) Nt II? 當(dāng) NI 在 177。5%范圍內(nèi)時 ,按公式 (31)進(jìn)行換算。 當(dāng) Nt II? 當(dāng) NI 不在 177。5%范圍內(nèi)時 ,應(yīng)重做溫升試驗(yàn)。 周期工作制定額 (S3工作制 )電動機(jī)。 如無其他規(guī)定 ,試驗(yàn)時每一個工作周期應(yīng)為 10min,直到是中部分溫升達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)為止。溫度的測定應(yīng)在最后一個工作周期中負(fù)載時間的一半終了時進(jìn)行。為了縮短試驗(yàn)時間 ,在試驗(yàn)開始時 ,負(fù)載可適當(dāng)?shù)爻掷m(xù)一段時間。 對繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī) ,每次起動時 ,應(yīng)在轉(zhuǎn)子繞組中串入附加電阻或電抗 ,將起動電流的平均值限制在 2 倍額定電流 (基準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率時的額定電流值 )范圍內(nèi)。每一工作周期的運(yùn)行結(jié)束時 ,電動機(jī)應(yīng)在 3s 內(nèi)停止轉(zhuǎn)動。其他試驗(yàn)要求同 。 對應(yīng)于額定功率時的組溫升 △θN按 的規(guī)定換算。 等效負(fù)載法 采用降壓負(fù)載法在進(jìn)行下列溫升試驗(yàn) : ,并確定此時的繞組穩(wěn)定溫升 0?? 。 、 1/2 額定電壓和滿載電流進(jìn)行溫升試驗(yàn) ,并確定此時繞組穩(wěn)定溫升 r?? 。 通過試驗(yàn)測得的空載穩(wěn)定溫升 0?? 和半載穩(wěn)定溫升 r?? ，可以用如下公式計算額定功率時的繞組的穩(wěn)定溫升： rN ???? ????? 0 （ ） 其中 ? ? 000 / PPP r??? Po額定電壓時的空載輸入功率 ,由空載試驗(yàn)求取 。Por1/2 額定電壓時的空載輸入功率 ,由空載試驗(yàn)來求取 。 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 7 疊頻法 下面從理論上對三相異步電動機(jī)的疊頻試驗(yàn)的試驗(yàn)溫升值 與直接負(fù)載法測得的溫升值進(jìn)行比較。 對疊頻試驗(yàn)溫升值的準(zhǔn)確程度的分析，可以從電機(jī)的各種損耗的增減角度來進(jìn)行分析。損耗增加，則意味著溫升升高，損耗減小，則意味著溫升減小。 三相異步電動機(jī)的損耗總體可以分為機(jī)械損耗、鐵耗、定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗、雜散銅耗五大類，現(xiàn)分述如下： 鐵耗，鐵耗基本與直接負(fù)載法試驗(yàn)時相同。 機(jī)械損耗：由于被試電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速，高于被試電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，從而使摩擦損耗和風(fēng)扇損耗比直接負(fù)載法試驗(yàn)時略有增大，被試電機(jī)的轉(zhuǎn)差率越大偏差越大。 定子銅耗：因被試電機(jī)的電流為額定電流，故定子 銅耗基本與直接負(fù)載法試驗(yàn)時相同。 轉(zhuǎn)子銅耗：由于轉(zhuǎn)子電流的頻率為節(jié)拍頻率，其值高于直接負(fù)載法額定運(yùn)行時的頻率，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的集膚效應(yīng)加大，而轉(zhuǎn)子電流的有效值基本與直接負(fù)載法相同，故此時的轉(zhuǎn)子銅耗比直接負(fù)載法時稍大一些。如果主副電源頻率之差太大，將會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子銅耗比直接負(fù)載法時大很多。副電源頻率應(yīng)低于主電源頻率 20%為宜，一般應(yīng)在3842Hz 范圍內(nèi)選擇副電源頻率。 雜散損耗：因定轉(zhuǎn)子電流的有效值基本與直接負(fù)載法時相同，雜散損耗基本不變。 由以上分析可以看出，影響定子疊頻法與直接負(fù)載法溫升不同的因素主要有轉(zhuǎn)子銅耗 的不同、機(jī)械損耗的不同和由于定子疊頻法時被試電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速而引起冷卻效果的不同。其中前兩項(xiàng)使定子疊頻法溫升試驗(yàn)值高于直接負(fù)載法溫升試驗(yàn)值，后一項(xiàng)使定子疊頻法溫升試驗(yàn)值低于直接負(fù)載法溫升試驗(yàn)值，但三者中轉(zhuǎn)子銅耗的影響較大，故定子疊頻法溫升試驗(yàn)值往往略高于直接負(fù)載法溫升試驗(yàn)值 [2]。 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 8第 4章 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)的研究 采用疊頻法進(jìn)行異步電動機(jī)溫升試驗(yàn)時不需要被試電機(jī)與陪試電機(jī)進(jìn)行機(jī)械聯(lián)接，所以該法特別適用于高壓立式異步電動機(jī)、超設(shè)備容量的異步電機(jī)及低速異步電機(jī)而又沒有合適陪試電機(jī)的溫升試驗(yàn) [6]。對于 普通的異步電機(jī)，疊頻法溫升試驗(yàn)可以減少對組裝配的時間及減少試驗(yàn)時的能源消耗，所以深受國內(nèi)外電機(jī)制造行業(yè)的普遍重視，廣泛應(yīng)用于電機(jī)工業(yè)試驗(yàn)中。 疊頻試驗(yàn)原理分析 該法適用于異步電機(jī)定子繞組的溫升試驗(yàn)。疊頻法溫升試驗(yàn)使用兩組電源，即主電源和副電源。兩組電源都由同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，電源頻率不同，分別施于疊頻變壓器的原、次邊繞組上，被試高壓電機(jī)電源直接由疊頻變壓器原邊輸出而得到供電。主電源的頻率為額定頻率，對 50Hz 的電動機(jī)，副電源的頻率在 38Hz～ 42Hz 之間。主電源電壓與被試電機(jī)額定電壓相同，用以保證被試電 機(jī)在額定電壓下運(yùn)行；副電源的電壓等級應(yīng)與被試電機(jī)的相同，其額定電流應(yīng)不小于被試電機(jī)的額定電流。調(diào)節(jié)副電源發(fā)電機(jī)的勵磁，用以保證被試電機(jī)在額定電流下運(yùn)行。被試電機(jī)在額定電壓和額定電流的條件下進(jìn)行溫升試驗(yàn)，其鐵耗和定子銅耗滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。轉(zhuǎn)子銅耗和雜散損耗因轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的集膚效應(yīng)加大和被試電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速而引起的冷卻效果不同而略高于直接負(fù)載法的溫升值，但仍滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，故采用疊頻法進(jìn)行電機(jī)的溫升試驗(yàn)符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)組電源試驗(yàn)原理如圖 所示。試驗(yàn)系統(tǒng)為 5 機(jī)組供電系統(tǒng)： TF1 可通過 TD直接 掛網(wǎng)發(fā)電，也可通過中間電源供 ZF1 發(fā)電。 TF1 提供試驗(yàn)所需的主電源； TF2 通過中間直流電源供 ZF2 發(fā)電， TF2 提供試驗(yàn)所需的副電源。主、副電源通過疊頻變壓器給被試機(jī)組供電。調(diào)節(jié) TF1 的勵磁電流，可改變被試機(jī)的電壓； 調(diào)節(jié) TF2 的勵磁電流，可改變被試機(jī)的電流。 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 9MA CA CT DA C 3 8 0 v整 流 電 源副 電 源疊 頻 變 壓 器被 試 電 機(jī)主 電 源5 0 H ZA C 6 K VT F 1T F 2Z F 1Z F 2 圖 疊頻法溫升試驗(yàn)原理圖 試驗(yàn)時，主副電源將產(chǎn)生兩個不同頻率的旋轉(zhuǎn)磁場，分別定義為 1? 和 2? ，它們分別以各自的角速度 1? 和 2? 在氣隙中旋轉(zhuǎn)，所以氣隙中的磁場為兩個磁場的疊加 ? ，角速度為 ? ，如 圖 圖 主副電源及合成磁場選擇矢量圖 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 10 合成磁場的幅值和角速度均隨時間變化而變化，可以證明其角速度 ? 與時間 t 的關(guān)系式為： ? ? ? ?? ?tkk tkk2122121221 c o s21 c o s?? ??????? ??? ????? () 其中系數(shù) 21 2221 ???? UUk ?? ,所以主頻為 50Hz 時 3142 11 ?? f?? 電弧度 /s,假設(shè)副頻率選擇 44Hz 的話，則 22 ?? f?? 電弧度 /s， 12UU 一般可假設(shè)取平均值 ，則2 27 763 14* ??k ，由此可得合成磁場角速度 ? 的表達(dá)式： ? ?? ?t o o s118325 ???? () 使用 Origin 軟件，獲得其函數(shù)曲線如圖 所示 ? ?? ?? t 圖 合成磁場角速度函數(shù)曲線 由圖 可以判斷出 =0，即 t=0 時，合成磁場角速度 ? 達(dá)最大值 316 電弧度/s；而當(dāng) ?? ，即 t= 時，合成磁場角速度 ? 達(dá)到最大值 345 電弧度 /s。 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 11 而合成磁場角速度與整個時間 t 的函數(shù)曲線如圖 。從中可見其曲線周期sT ?? ? ,即以拍頻頻率 ? ?HzffTf 211 ??? 振動，在這個例子中 f=5044=6Hz。 圖 合成磁場角速度隨時間變化曲線 通過分析合成磁場角速度表達(dá)式可以發(fā)現(xiàn)副電源電壓 2U 會通過參數(shù) k 影響合成磁場的角速度 ? ，當(dāng)副電 源未接入時， ,12 ,0,0 ?? ??? kU 隨著副電源的接入 2U 不斷升高會使合成磁場角速度 ? 產(chǎn)生如圖 的周期性變化，并且變化幅度不斷增大，但 ? 變的頻率與副電源無關(guān)，僅與主副電源的頻率差 21 ff? 相關(guān)。 在進(jìn)行疊頻溫升試驗(yàn)時，用主電源使電機(jī)空載運(yùn)行后，副電源接入，對于異步電機(jī)來說由于有轉(zhuǎn)子本身空載運(yùn)行時的轉(zhuǎn)動慣量 J 的存在，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速并不能完全隨定子合成磁場的變化而實(shí)時變化，它將周期性的加、減速來追趕定子合成磁場的變化趨勢，但是始終不會追上。而平均轉(zhuǎn)速則由于轉(zhuǎn)差率 s 的存在而略低于合成磁場轉(zhuǎn)速? ，見圖 。所以，在合成磁場變化的一個周期內(nèi)， 部分時間會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子瞬時轉(zhuǎn)速高于合成磁場瞬時轉(zhuǎn)速，而其余時間轉(zhuǎn)子瞬時轉(zhuǎn)速低于合成磁場瞬時轉(zhuǎn)速的情況，且合成磁場角速度 ? 的變化程度愈大，此現(xiàn)象愈明顯。 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 12 圖 合成磁場角速度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速示意圖 從能量守恒的角度我們可以知道，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于定子磁場轉(zhuǎn)速時，電機(jī)以電動機(jī)狀態(tài)運(yùn)行