專利名稱：異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測試異步電動機(jī)性能試驗(yàn)的方法，具體是測滿載時(shí)異步電動機(jī)繞組溫升的試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1032-2005《三相異步電動機(jī)試驗(yàn)方法》推薦測滿載時(shí)異步電動機(jī)繞組溫升熱試驗(yàn)方法有直接負(fù)載法和等效負(fù)載法。
一般情況下，直接負(fù)載法應(yīng)優(yōu)先采用。直接負(fù)載法需要大量與被試電機(jī)配套的負(fù)載，而國內(nèi)外電機(jī)生產(chǎn)廠家現(xiàn)狀是不可能配備齊全各種負(fù)載，且無負(fù)載存放空間；其次存在建廠時(shí)電機(jī)試驗(yàn)站試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)電源容量、試驗(yàn)?zāi)芰?、試?yàn)場地的限定；以及市場需求的產(chǎn)品多元化發(fā)展速度加快、電機(jī)容量加大等因素，用直接負(fù)載法測滿載時(shí)異步電動機(jī)繞組溫升大多數(shù)情況下無法實(shí)現(xiàn)。因此，國內(nèi)外電機(jī)生產(chǎn)廠家在立式電機(jī)或300kW以上的臥式電機(jī)試驗(yàn)時(shí)，較多采用等效負(fù)載法進(jìn)行異步電動機(jī)繞組溫升試驗(yàn)。
等效負(fù)載法包括降低電壓負(fù)載法、降低電流負(fù)載法和定子疊頻法。其中降低電壓負(fù)載法可用于100kW以上電機(jī)，在試驗(yàn)時(shí)，第一步以額定頻率和額定電壓進(jìn)行空載熱試驗(yàn)，確定此時(shí)繞組溫升Δθ0；第二步以額定頻率、1/2額定電壓和額定電流進(jìn)行熱試驗(yàn)。被試電機(jī)額定電流無法得到，原因是立式電機(jī)或無適合負(fù)載的臥式電機(jī)無法加需要的負(fù)載。
定子疊頻法可用于立式電機(jī)或300kW以上的臥式電機(jī)，用定子疊頻法進(jìn)行立式電機(jī)或300kW以上的臥式電機(jī)的熱試驗(yàn)時(shí)，被試電機(jī)的容量受試驗(yàn)電源容量的限制，超過試驗(yàn)電源容量的立式電機(jī)或無適合負(fù)載的臥式電機(jī)則無法進(jìn)行熱試驗(yàn)。
降低電流負(fù)載法可用于1000kW以上或IN≥800A的電機(jī)，為今年國家標(biāo)準(zhǔn)改版后新推薦的方法，該方法尚屬于推廣階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用現(xiàn)有試驗(yàn)條件、簡單易行的異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)用單一試驗(yàn)方法，無法測得立式電機(jī)或無適合負(fù)載的臥式電機(jī)滿載時(shí)繞組溫升值；以及由于電機(jī)試驗(yàn)站試驗(yàn)電源容量限制不能進(jìn)行異步電動機(jī)繞組溫升試驗(yàn)的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法，在降低電壓負(fù)載法試驗(yàn)步驟中，將定子疊頻法的試驗(yàn)步驟融入其中，充分利用現(xiàn)有的試驗(yàn)條件，通過理論分析、試驗(yàn)驗(yàn)證以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正，得到滿載時(shí)異步電動機(jī)繞組溫升值，其試驗(yàn)方法如下(一)繞組在初始狀態(tài)或冷狀態(tài)下直流端電阻的測定該方法按照GB1032第5.2條，通過試驗(yàn)得到初始狀態(tài)或冷狀態(tài)下的直流端電阻值(二)空載試驗(yàn)該方法按照GB1032第6條，通過試驗(yàn)得到額定電壓時(shí)的空載輸入功率P0和1/2額定電壓時(shí)的空載輸入功率P0r(三)空載熱試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，施加額定頻率和額定電壓對被試異步電動機(jī)進(jìn)行空載熱試驗(yàn)，使異步電動機(jī)在額定電壓、額定頻率下空載運(yùn)行至熱穩(wěn)定，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測量定子繞組的電阻，經(jīng)過計(jì)算得到異步電動機(jī)空載熱試驗(yàn)的繞組溫升Δθ0(四)定子半電壓疊頻試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，按照GB1032-2005第11.7.2.3條定子疊頻試驗(yàn)線路圖連接被試異步電動機(jī)，首先，由主電源起動被試異步電動機(jī)，使其在額定頻率、1/2額定電壓下空載運(yùn)行，隨后起動副電源機(jī)組，將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到對應(yīng)于頻率f2的轉(zhuǎn)速值，對額定頻率50Hz的異步電動機(jī)，f2應(yīng)在38Hz～42Hz范圍內(nèi)選擇，對額定頻率60Hz的異步電動機(jī)，f2應(yīng)在48Hz～52Hz范圍內(nèi)選擇；然后，將副電源投入勵磁，調(diào)節(jié)勵磁電流，使被試異步電動機(jī)的定子電流達(dá)到滿載電流值，運(yùn)行至熱穩(wěn)定狀態(tài)，測量熱態(tài)直流電阻值，經(jīng)過計(jì)算得到被試異步電動機(jī)定子半電壓疊頻試驗(yàn)的繞組溫升Δθr上述(一)～(四)所述方法相對獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況選擇先后順序(五)繞組溫升計(jì)算用如下公式計(jì)算異步電動機(jī)額定功率時(shí)的繞組溫升ΔθN＝αΔθ0+Δθr其中α＝(P0-P0r)/P0(六)數(shù)據(jù)修正用“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”測得溫升值，通過試驗(yàn)驗(yàn)證證明定子繞組的溫升值需向下修正2～5K；轉(zhuǎn)子繞組的溫升值需向下修正6～10K，經(jīng)過修正后與國家標(biāo)準(zhǔn)中直接負(fù)載法測得的異步電動機(jī)繞組溫升值效果相同。
本發(fā)明與直接負(fù)載法測得的溫升值產(chǎn)生差異的因素，可從異步電動機(jī)的各種損耗的增減角度來進(jìn)行理論分析。損耗增加，則意味者溫升升高；損耗減小，則意味著溫升減小。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、雜散損耗五大類，現(xiàn)分述如下鐵耗用“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”進(jìn)行試驗(yàn)所測得的鐵耗與直接負(fù)載法試驗(yàn)時(shí)相同。
機(jī)械損耗由于試驗(yàn)時(shí)被試異步電動機(jī)在疊頻狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速高于被試異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，從而使摩擦損耗和風(fēng)扇損耗略有增大。用“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”試驗(yàn)所測得的機(jī)械損耗，比直接負(fù)載法試驗(yàn)時(shí)略有增大。
定子銅耗因被試異步電動機(jī)的電流為額定電流，故定子銅耗與直接負(fù)載法試驗(yàn)時(shí)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(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)載法時(shí)相同，故此時(shí)轉(zhuǎn)子銅耗比直接負(fù)載法時(shí)稍大一些。
雜散損耗定、轉(zhuǎn)子電流的有效值基本與直接負(fù)載法相同，雜散損耗基本不變。
由以上分析可以看出，“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”與直接負(fù)載法測得的溫升值的差異，其因素主要有轉(zhuǎn)子銅耗的不同、機(jī)械損耗的不同和由于“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”試驗(yàn)時(shí)，被試異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速而引起的冷卻效果的不同。其中前兩項(xiàng)使“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”所測溫升值高于直接負(fù)載法所測溫升值，后一項(xiàng)使“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”所測溫升值低于直接負(fù)載法所測溫升值，但三者中轉(zhuǎn)子銅耗的影響最大，故“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”所測溫升值高于直接負(fù)載法所測溫升值。
綜上分析，從異步電動機(jī)的使用角度上考慮，用“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”測得溫升值，通過試驗(yàn)驗(yàn)證證明定子繞組的溫升值需向下修正2～5K；轉(zhuǎn)子繞組的溫升值需向下修正6～10K。
本發(fā)明提供的上述“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”，解決了立式電機(jī)或無適合負(fù)載的臥式電機(jī)不能用單一方法進(jìn)行溫升試驗(yàn)的問題。若在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高電機(jī)試驗(yàn)站試驗(yàn)容量投入的資金是原建電機(jī)試驗(yàn)站的2～5倍資金。使用“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，被試異步電動機(jī)的電壓降為額定電壓的1/2，當(dāng)被試異步電動機(jī)為額定電流時(shí)，其輸入功率也將隨之減小1/2，因而生產(chǎn)廠家試驗(yàn)設(shè)備的電源容量可以減少1/2，即在不改變電機(jī)生產(chǎn)廠家試驗(yàn)設(shè)備的電源容量的前提下，被試異步電動機(jī)的功率將會增大一倍。既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，也擴(kuò)大了電機(jī)生產(chǎn)廠家的訂貨范圍，為電機(jī)生產(chǎn)廠家提高效益提供了必要的保障。而且可節(jié)約提高電機(jī)試驗(yàn)站試驗(yàn)容量，投入的2～5倍的資金。同時(shí)，滿足了立式電機(jī)或無適合負(fù)載的臥式電機(jī)按時(shí)交貨的問題，為保障配套項(xiàng)目工期的如期完成提供了必要的條件。
具體實(shí)施例方式
對一臺YRKK800-8 2500kW 6000V 297A 745r/min Y接F級絕緣的繞線式異步電動機(jī)，用本發(fā)明提供的“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”測得的溫升值和直接負(fù)載法測得的溫升值試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比如下(一)繞組在初始(冷)狀態(tài)下直流端電阻的測定按照GB1032第5.2條(P5)，通過試驗(yàn)得到初始(冷)狀態(tài)下的直流端電阻值。
直流端電阻值見表1表1

(二)空載試驗(yàn)按照GB1032第6條，通過試驗(yàn)得到P0和P0r，P0為額定電壓時(shí)的空載輸入功率，P0r為1/2額定電壓時(shí)的空載輸入功率。
空載輸入功率P0和P0r數(shù)信見表2表2

(三)空載熱試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，施加額定頻率和額定電壓對被試異步電動機(jī)進(jìn)行空載熱試驗(yàn)，使異步電動機(jī)在額定電壓、額定頻率下空載運(yùn)行至熱穩(wěn)定，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測量定子繞組的電阻。經(jīng)過計(jì)算得到異步電動機(jī)空載熱試驗(yàn)的繞組溫升Δθ0。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3表3

(四)定子半電壓疊頻熱試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，按照GB1032-2005第11.7.2.3定子疊頻試驗(yàn)線路圖連接被試異步電動機(jī)。首先，由主電源起動被試異步電動機(jī)，使其在額定頻率、1/2額定電壓下空載運(yùn)行，隨后，起動副電源機(jī)組，將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到對應(yīng)于頻率f2的轉(zhuǎn)速值。對額定頻率50Hz的異步電動機(jī)，f2應(yīng)在38Hz～42Hz范圍內(nèi)選擇；對額定頻率60Hz的異步電動機(jī)，f2應(yīng)在48Hz～52Hz范圍內(nèi)選擇。然后，將副電源投入勵磁，調(diào)節(jié)勵磁電流，使被試異步電動機(jī)的定子電流達(dá)到滿載電流值。運(yùn)行至熱穩(wěn)定狀態(tài)，測量熱態(tài)直流電阻值，經(jīng)過計(jì)算得到被試異步電動機(jī)定子半電壓疊頻試驗(yàn)的繞組溫升Δθr。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4表4


(五)繞組溫升計(jì)算用如下公式計(jì)算異步電動機(jī)額定功率時(shí)的繞組溫升ΔθN＝αΔθ0+Δθr其中α＝(P0-P0r)/P0計(jì)算數(shù)據(jù)見表5表5

(六)直接負(fù)載法試驗(yàn)按照GB1032第11.7.1.條進(jìn)行試驗(yàn)。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6表6


(七)兩種試驗(yàn)溫升值的比較見表7表7

經(jīng)過對“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”測量繞組溫升和直接負(fù)載法測量繞組溫升的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，使用“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”測量的定子繞組溫升比使用直接負(fù)載法試驗(yàn)測量的定子、轉(zhuǎn)子的繞組溫升高。符合前述的理論分析。
(八)異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法試驗(yàn)值的修正在實(shí)際的方法應(yīng)用中，須對使用“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”測量的定、轉(zhuǎn)子繞組溫升進(jìn)行修正。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明定子繞組的溫升值需下修正2～5K；轉(zhuǎn)子繞組的溫升值需下修正6～10K。試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)修正后，驗(yàn)證證明兩種效果相同。
權(quán)利要求
1.一種異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法，在降低電壓負(fù)載法試驗(yàn)步驟中，將定子疊頻法的試驗(yàn)步驟融入其中，利用現(xiàn)有的試驗(yàn)條件，通過理論分析、試驗(yàn)驗(yàn)證以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正，得到滿載時(shí)異步電動機(jī)繞組溫升值，具體方法如下(一)繞組在初始狀態(tài)或冷狀態(tài)下直流端電阻的測定該方法按照GB1032第5.2條，通過試驗(yàn)得到初始狀態(tài)或冷狀態(tài)下的直流端電阻值(二)空載試驗(yàn)該方法按照GB1032第6條，通過試驗(yàn)得到額定電壓時(shí)的空載輸入功率P0和1/2額定電壓時(shí)的空載輸入功率P0r(三)空載熱試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，施加額定頻率和額定電壓對被試異步電動機(jī)進(jìn)行空載熱試驗(yàn)，使異步電動機(jī)在額定電壓、額定頻率下空載運(yùn)行至熱穩(wěn)定，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測量定子繞組的電阻，經(jīng)過計(jì)算得到異步電動機(jī)空載熱試驗(yàn)的繞組溫升Δθ0(四)定子半電壓疊頻試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，按照GB1032-2005第11.7.2.3條定子疊頻試驗(yàn)線路圖連接被試異步電動機(jī)，首先，由主電源起動被試異步電動機(jī)，使其在額定頻率、1/2額定電壓下空載運(yùn)行，隨后起動副電源機(jī)組，將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到對應(yīng)于頻率f2的轉(zhuǎn)速值，對額定頻率50Hz的異步電動機(jī)，f2應(yīng)在38Hz～42Hz范圍內(nèi)選擇，對額定頻率60Hz的異步電動機(jī)，f2應(yīng)在48Hz～52Hz范圍內(nèi)選擇；然后，將副電源投入勵磁，調(diào)節(jié)勵磁電流，使被試異步電動機(jī)的定子電流達(dá)到滿載電流值，運(yùn)行至熱穩(wěn)定狀態(tài)，測量熱態(tài)直流電阻值，經(jīng)過計(jì)算得到被試異步電動機(jī)定子半電壓疊頻試驗(yàn)的繞組溫升Δθr上述(一)～(四)所述方法相對獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況選擇先后順序(五)繞組溫升計(jì)算用如下公式計(jì)算異步電動機(jī)額定功率時(shí)的繞組溫升ΔθN＝αΔθ0+Δθr其中α＝(P0-P0r)/P0(六)數(shù)據(jù)修正用“異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法”測得溫升值，通過試驗(yàn)驗(yàn)證證明定子繞組的溫升值需向下修正2～5K；轉(zhuǎn)子繞組的溫升值需向下修正6～10K，經(jīng)過修正后與國家標(biāo)準(zhǔn)中直接負(fù)載法測得的異步電動機(jī)繞組溫升值效果相同。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種異步電動機(jī)半電壓疊頻熱試驗(yàn)方法，涉及一種測滿載時(shí)異步電動機(jī)繞組溫升的試驗(yàn)方法。本發(fā)明是在“降低電壓負(fù)載法”試驗(yàn)步驟中，將“定子疊頻法”的試驗(yàn)步驟融入其中，在不改變電機(jī)生產(chǎn)廠家試驗(yàn)設(shè)備電源容量下，被試異步電動機(jī)的功率將會增大一倍，充分利用現(xiàn)有的試驗(yàn)條件，通過理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正，得到滿載時(shí)異步電動機(jī)繞組溫升值。該方法的應(yīng)用不僅保證了電機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)擴(kuò)大了電機(jī)生產(chǎn)廠家的訂貨范圍，為電機(jī)生產(chǎn)廠家提高效益提供了必要的保障，解決了現(xiàn)有技術(shù)對立式電機(jī)或無適合負(fù)載的臥式電機(jī)繞組溫升值無法測定的問題。
文檔編號G01R31/34GK1912645SQ200610104519
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月30日
發(fā)明者崔正軍, 馬維林, 高文安, 張汶 申請人:蘭州電機(jī)有限責(zé)任公司