【正文】 。 采用專用變頻電源完成疊頻法試驗(yàn)，設(shè)備簡單，操作方便，可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)自動化、智能化，必將在電機(jī)試驗(yàn)領(lǐng)域大有作為。通過高速采樣儀表及高速采樣數(shù)據(jù)卡的使用對有關(guān)溫升值進(jìn)行自動測取，得出、判斷試驗(yàn)結(jié)果，自動生成、打印報(bào)表。s SuperposingFrequency Test and Data Acquisition Abstract: Highvoltage motor temperaturerise test method have direct load method and method of equivalent load, equivalent load and divided into lowering voltage load method and iterative method, the method of frequency test In order to try to be high voltage motor in the load method or not directly load method for temperature rise in blood pressure test, this paper introduces the fold the frequency test method。t need to mechanical connection, so the method especially suitable for high pressure vertical asynchronous motor, super equipment capacity of the induction motor and low speed asynchronous motor and no suitable with the rise of temperature of the motor test try. Through the highspeed sampling instrument and highspeed sampling data card to the use of the temperature rise measured automatically, it is concluded that, judge test results, automatic generation, printing reports. Keywords: Superposingfrequency。 Frequency power； Data acquisition。與其他形式的能源相比，電能具有明顯的優(yōu)越性，它適宜于大量生產(chǎn)、集中管理、遠(yuǎn)距離傳輸和自動控制、故電能在工農(nóng)業(yè)及人類生活中獲得廣泛的應(yīng)用。 電力工業(yè)中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機(jī)以及將電網(wǎng)電壓升高或降低的變壓器都是電 力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。隨著工業(yè)企業(yè)電氣化、自動化、電腦化的發(fā)展，還需要眾多的各種容量的精密控制電機(jī)，作為整個(gè)自動控制系統(tǒng)中的重要元件。 電機(jī)按原理分類，主要有變壓器、異步電機(jī)、同步電機(jī)和直流電機(jī)四大類 電機(jī)。在推陳出新的過程中，一方面要對其新性能進(jìn)行開發(fā)，另一方面還要對原有的產(chǎn)品進(jìn)行各種性能的改進(jìn)，這就要求通過一定的試驗(yàn)來驗(yàn)證，來探索改進(jìn)的方法。隨著測試手段的不斷進(jìn)步，測試水平的不斷提升及測試設(shè)備的精度越來越高，自動測試系統(tǒng)及工控計(jì)算機(jī)的通訊使電機(jī)測試技術(shù)中測試數(shù)據(jù)的自動采集成為可能，大大減小了人為誤差，提高了 工作效率。 大型異步電機(jī)的溫升試驗(yàn)，由于受試驗(yàn)設(shè)備容量、陪試電機(jī) (即負(fù)載電機(jī) )諸多因素的限制，很難采用直接負(fù)載法進(jìn)行溫升試驗(yàn)，而是采用等效負(fù)載法，其中定子疊頻法溫升試驗(yàn)，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。用主電源使被試電機(jī)在額定頻率、額定電壓下運(yùn)行，然后給副電源發(fā)電 機(jī)加上高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 2勵(lì)磁，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使被試電動機(jī)的定子電流達(dá)到滿載電流，調(diào)節(jié)過程中要隨時(shí)調(diào)節(jié)主電源電壓，使被試電動機(jī)的端電壓保持額定值，并保持副電源機(jī)組的轉(zhuǎn)速不變。由于疊頻法要隨時(shí)調(diào)節(jié)主電源電壓，并同時(shí)保持副電源頻率不變，控制起來復(fù)雜；指針式儀表擺動較大，普通的數(shù)字式儀表跳動頻繁。現(xiàn)如今隨著電力電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)及微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，為疊頻試驗(yàn)方 法提供了良好的研究和應(yīng)用平臺。疊頻法已經(jīng)有傳統(tǒng)的機(jī)組疊頻法發(fā)展到利用專用變頻電源完成疊頻試驗(yàn)?，F(xiàn)在隨著電力電子及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，完全可以設(shè)計(jì)出專用的變頻電源來完成疊頻試驗(yàn)。 本項(xiàng)目已在華 中某大型電機(jī)生產(chǎn)廠的高壓大、中型電機(jī)試驗(yàn)站中得到實(shí)際應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)了智能化的試驗(yàn)操作與管理，保證了數(shù)據(jù)的客觀性與準(zhǔn)確性，為企業(yè)的自動化生產(chǎn)與信息化管理奠定了基礎(chǔ)，并具有良好的應(yīng)用前景。 本設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 （ 1） 采用疊頻試驗(yàn)方法對高壓電機(jī)進(jìn)行溫升試驗(yàn)的基本原理； （ 2） 分析研究疊頻試驗(yàn)法的實(shí)現(xiàn)； （ 3） 對溫升試驗(yàn)時(shí)的有關(guān)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行自動數(shù)據(jù)采集 。 溫度的測量方法 試驗(yàn)時(shí) ,可用溫度計(jì)法 ,電阻法、埋置檢溫計(jì)法測量電機(jī)繞組及其他各部分的溫度 。測量時(shí) ,計(jì)應(yīng)緊貼在被測點(diǎn)表面 ,并用絕熱材料覆蓋好溫度計(jì)的測溫部分 ,以免受周圍冷卻介質(zhì)的影響。 電阻法 用電阻法測取繞組的溫度時(shí) ,冷熱態(tài)電阻必須在相同的出線端上測量。 R0試驗(yàn)開始時(shí)的繞組電阻 ,Ω。 θ0試驗(yàn)開始時(shí)的繞組溫度 ,℃ 。對銅繞組 ,為 235。 埋置檢溫計(jì) 測量埋置式電阻溫度計(jì)的電阻時(shí) ,應(yīng)控制測量電流的大小和通電時(shí)間 ,使電阻值不致因測量電流引起的發(fā)熱而有明顯的改變。取溫度計(jì)讀數(shù)的平均值作為冷卻介質(zhì)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 。 （ 4）試驗(yàn)結(jié)束時(shí)冷卻介質(zhì)溫度的確定。 ,試驗(yàn)結(jié)束時(shí)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(shí)溫度計(jì)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。如電機(jī)有埋置檢溫計(jì)時(shí) ,則用檢溫計(jì)測量。對大、中型溫度計(jì)應(yīng)不少于兩支 ,取其最高值作為鐵芯溫度。對于滑動軸承 ,溫度計(jì)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(jì)放在最接近軸承外圈處。 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。 采用直接負(fù)載法和降壓負(fù)載法時(shí)，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(shí)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)。 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。試驗(yàn)過程中 ,每隔半小時(shí)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。 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。 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。如以銘牌電流進(jìn)行溫升試驗(yàn) ,對應(yīng)于額定功率時(shí)的繞組溫升 △θN(K)按下述方法換算 : 當(dāng) Nt II? 當(dāng) NI 在 177。從工作特性曲線上求得 。取在整個(gè)試驗(yàn)過程最后的 1/4 時(shí)間內(nèi) ,按相等時(shí)間間隔測得的幾個(gè)電流的平均值 。 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(shí)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)時(shí) ,按照工作時(shí)限長短 ,每間隔 5～ 15min 記錄一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 對應(yīng)于額定功率時(shí)的繞組溫升 △θN按下述方法換算 : 當(dāng) Nt II? 當(dāng) NI 在 177。 當(dāng) Nt II? 當(dāng) NI 不在 177。 周期工作制定額 (S3工作制 )電動機(jī)。溫度的測定應(yīng)在最后一個(gè)工作周期中負(fù)載時(shí)間的一半終了時(shí)進(jìn)行。 對繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī) ,每次起動時(shí) ,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(shí)的額定電流值 )范圍內(nèi)。其他試驗(yàn)要求同 。 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(shí)的繞組穩(wěn)定溫升 0?? 。 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(jì)算額定功率時(shí)的繞組的穩(wěn)定溫升： rN ???? ????? 0 （ ） 其中 ? ? 000 / PPP r??? Po額定電壓時(shí)的空載輸入功率 ,由空載試驗(yàn)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。損耗增加，則意味著溫升升高，損耗減小，則意味著溫升減小。 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(shí)略有增大，被試電機(jī)的轉(zhuǎn)差率越大偏差越大。 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(shí)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(shí)的轉(zhuǎn)子銅耗比直接負(fù)載法時(shí)稍大一些。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。 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(shí)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。 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(shí)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]。 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)。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。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。 機(jī)組電源試驗(yàn)原理如圖 所示。 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。調(diào)節(jié) TF1 的勵(lì)磁電流，可改變被試機(jī)的電壓； 調(diào)節(jié) TF2 的勵(lì)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 11 而合成磁場角 速度與整個(gè)時(shí)間 t 的函數(shù)曲線如圖 。 圖 合成磁場角速度隨時(shí)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(shí)， ,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)。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 。 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(shí)，電機(jī)以電 動機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，消耗電能。不管哪一種狀態(tài)，由于定子合成磁場轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，定子繞組內(nèi)電流都將高于其正常穩(wěn)定空載運(yùn)行時(shí)的電流，而且合成磁場角速度的變化幅度越大，其定子電流亦越大，以上原理某種程度上可以類比為一輛頻繁剎車并加速的汽車和一輛始終保持勻速運(yùn)行的汽車，在平均速度相同的條件下前者油耗必然高于后者。 疊頻 試驗(yàn)方法概述 主、副電源可以由發(fā)電機(jī)組構(gòu)成也可以使用變頻電源，近年來，隨著變頻控制技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)越來越多地開始采用變頻試驗(yàn)電源作為主、副電源使用。 對于機(jī)組電源來說， 試驗(yàn)時(shí)，發(fā)電機(jī) 1TF 及 2TF 的相序必須一致，這可以在 圖 的接 線狀態(tài)下由 1TF 及 2TF 供電分別啟動被試電動機(jī)，若在兩種情況下被試電機(jī)的轉(zhuǎn)向相同，則說明它們的相序是相同的。將 1TF 調(diào)整到相當(dāng)于額定頻率的轉(zhuǎn)速，并將 1TF 勵(lì)磁調(diào)節(jié)到高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究