[發明專利]一種低溫低壓環境下電機的測試方法

有效

• 申請號: 201510566607.0
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105182235B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 鄒繼斌;徐永向;肖利軍;趙博;王騫;趙猛;王寶超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司23206
• 代理人: 高媛

1.一種低溫低壓環境下電機的測試方法，其特征在于它的方法步驟為：

步驟一：選擇一臺與被測電機(1)規格相同，或與被測電機(1)具有相同的同步轉速但功率大于被測電機(1)的其它規格的電機作為陪侍電機(2)；將被測電機(1)的輸出轉軸通過聯軸器(3)與陪侍電機(2)的輸出轉軸傳動連接，然后放入高低溫低氣壓實驗箱(4)內固定好，將高低溫低氣壓實驗箱(4)內的測試溫度設置在-150℃～-200℃之間，并等間隔取溫度測試點，氣壓壓力值設置在小于0.01Mpa，使其接近外太空的真空環境的壓力值；

步驟二：使被測電機(1)工作在電動機狀態，陪侍電機(2)工作在發電機狀態；第一驅動器(5)驅動被測電機(1)運轉工作，使被測電機(1)在額定頻率和額定電壓下工作；第二驅動器(6)驅動陪侍電機(2)工作，使陪侍電機(2)相對于被測電機(1)轉向上施加一個反向驅動；調節第二驅動器(6)使被測電機(1)在額定負載情況下運行到穩定狀態；

步驟三：通過第二驅動器(6)調節陪侍電機(2)，使被測電機(1)的定子電流從1.5倍額定電流逐漸變到0.5倍額定電流，在這一過程中讀取作為電動機運行的被測電機(1)的三相線電流I_M11、輸入功率P_M11、定子繞組電阻值R_M11，試驗過程中需保持被測電機(1)的頻率和電壓始終為額定值；同時讀取工作在發電機狀態的陪侍電機(2)的三相線電流I_G11、輸出功率P_G21、定子繞組電阻值R_G11；利用上述測量得到的實驗數據并結合下列公式便可計算被測電機(1)和陪侍電機(2)的定子銅耗：

PMcu11=1.5IM11RM112;PGcu11=1.5IG11RG112;]]>

步驟四：用鉗式電流表測量轉子一相電流的方法確定被測電機(1)和陪侍電機(2)的轉差率s_M1和s_G1，采用該方法主要是考慮到電機測量環境制約了其他用以確定電機轉差率的實驗設備的使用；首先記錄電流表指針的擺動次數N_M1、N_G1，并用秒表記錄N_M1、N_G1次擺動的時間t_M1、t_G1；然后使用下列公式確定被測電機(1)和陪侍電機(2)的轉差率s_M1和s_G1：

sM1=NM12tM1fM1×100%;sG1=NG12tG1fG1×100%,]]>

式中，f_M1為被測電機(1)的額定頻率；f_G1為陪侍電機(2)的頻率，該頻率小于額定頻率；

步驟五：工作在電動機狀態的被測電機(1)的轉子銅耗P_Mcu21：P_Mcu21＝s_M1(P_M11-P_Mcu11-P_fe1)；工作在發電機狀態的陪侍電機(2)的轉子銅耗P_Gcu21：其中，P_fe1為被測電機(1)的鐵心損耗，為陪侍電機(2)的鐵心損耗；

步驟六：工作在電動機狀態下的被測電機(1)的雜散損耗P_Ms：P_Ms＝∑P_s1P_Mcu21/(P_Gcu21+P_Mcu21)，式中，∑P_s1為被測電機(1)和陪侍電機(2)的總雜散損耗，且∑P_s1的計算公式為：

式中，P_fe1為被測電機(1)的鐵心損耗，為陪侍電機(2)的鐵心損耗，P_Δ1為被測電機(1)的機械損耗，為陪侍電機(2)的機械損耗；

步驟七：將被測電機(1)和陪侍電機(2)停止運轉工作；使被測電機(1)工作在發電機狀態，陪侍電機(2)工作在電動機狀態；第二驅動器(6)驅動陪侍電機(2)運轉工作，使陪侍電機(2)在額定電壓下和大于額定頻率條件下工作；第一驅動器(5)驅動被測電機(1)工作，使被測電機(1)相對于陪侍電機(2)轉向上施加一個反向驅動；調節第一驅動器(5)使陪侍電機(2)的負載值與被測電機(1)標稱負載值相等情況下運行到穩定狀態；

步驟八：通過第一驅動器(5)調節被測電機(1)，使陪侍電機(2)的定子電流從1.5倍額定電流逐漸變到0.5倍額定電流，在這一過程中讀取作為電動機運行的陪侍電機(2)的三相線電流I_M12、輸入功率P_M12、定子繞組電阻值R_M12，試驗過程中需保持被測電機(1)的頻率和電壓始終為額定值；同時讀取工作在發電機狀態的被測電機(1)的三相線電流I_G12、輸出功率P_G22、定子繞組電阻值R_G12；利用上述測量得到的實驗數據并結合下列公式便可計算被測電機(1)和陪侍電機(2)的定子銅耗：

PMcu12=1.5IM12RM122;PGcu12=1.5IG12RG122;]]>

步驟九：用鉗式電流表測量轉子一相電流的方法確定被測電機(1)和陪侍電機(2)的轉差率s_G2和s_M2，采用該方法主要是考慮到電機測量環境制約了其他用以確定電機轉差率的實驗設備的使用；首先記錄電流表指針的擺動次數N_G2、N_M2，并用秒表記錄N_G2、N_M2次擺動的時間t_G2、t_M2；然后使用下列公式確定被測電機(1)和陪侍電機(2)的轉差率s_G2和s_M2：

sG2=NG22tG2fG2×100%;sM2=NM22tM2fM2×100%,]]>

式中，f_G2為被測電機(1)的額定頻率；f_M2為陪侍電機(2)的頻率，該頻率大于被測電機(1)的額定頻率；

步驟十：工作在電動機狀態的陪侍電機(2)的轉子銅耗P_Mcu22：工作在發電機狀態的被測電機(1)的轉子銅耗P_Gcu22：P_Gcu22＝s_G2(P_G22-P_Gcu12-P_fe2)；其中，P_fe2為被測電機(1)的鐵心損耗，為陪侍電機(2)的鐵心損耗；

步驟十一：工作在發電機狀態下的被測電機(1)的雜散損耗P_Gs為：P_Gs＝∑P_s2P_Gcu22/(P_Gcu22+P_Mcu22)，式中，∑P_s2為被測電機(1)和陪侍電機(2)的總雜散損耗，但此時P_Gcu22為被測電機(1)轉子銅耗，P_Mcu22為陪侍電機(2)轉子銅耗，且∑P_s2的計算公式為：

式中，P_fe2為被測電機1的鐵心損耗，為陪侍電機2的鐵心損耗，P_Δ2為被測電機1的機械損耗，為陪侍電機2的機械損耗；

步驟十二：結合上述步驟中的測量參數和計算結求取被測電機(1)負載雜散損耗的平均值為：被測電機(1)在電動機和發電機狀態中轉子電流的近似平均值為：式中，I₁為負載試驗時被測電機(1)在上述步驟中的定子電流，即被測電機(1)在電動機狀態和發電機狀態下的定子電流，I₀為被測電機(1)空載試驗時，額定電壓對應的定子電流。