电机的温升试验及误差分析

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简介:温升试验是一个重要而费时的型式试验项目,超过规定的限值将会影响电机的寿命和可靠性。为了提高产品的技术经济指标,电机的温升裕度一般不宜取得过大,但电机的电磁参数、材料性能、通风结构的制造质量等都会直接或 ...
测试耗材

     温升试验是一个重要而费时的型式试验项目,超过规定的限值将会影响电机的寿命和可靠性。为了提高产品的技术经济指标,电机的温升裕度一般不宜取得过大,但电机的电磁参数、材料性能、通风结构的制造质量等都会直接或间接影响电机的损耗和散热冷却。电磁计算时,温升计算的准确度不高。因而,电机的温升指标必须通过试验考核确定。
1.温升试验
     电机温升是电机运行的重要参数之一,温升试验的方法有许多种,但应用在电机绕组中的温升试验,测量绕组温升的主要方法是电阻法。
     根据绕组导线受热后电阻值增加的原理,其电阻与温度间的关系符合式(1)。如果测得温升试验前冷态电阻R1及试验结束瞬间绕组的热态电阻忍,就可直接按式(1)计算绕组的平均温升θ。


 
     式中t1—— 试验开始时的绕组温度,℃
     T2—— 试验结束时的冷却介质的温度,℃
     k— — 铜绕组取235
     上式中,要求定子绕组的热态电阻忍需在电机切离电源前用带电测量装置测量.但由于条件有限,普通直流电桥用以测量绕组电阻时,规定应在交流电源断开后再接直流电桥,绕组热态电阻就其能在电机切离电源并停车后测量。但是无论动作多么迅速,也总需要一段时间才能测取电阻的数值,而在这一段时间内,可能电机绕组的温度已经开始下降了,因此新测出的电阻值不是运行中的电阻值,不可能正确反应运行时的温度,而是冷却了一段时间后的绕组温度。可见,绕组热态电阻的测量是电机温升试验的重要步骤,温升计算的准确与否,关键要看所测量的方法是否正确,测量的数据是否准确。
     2.绕组电阻的测量
     电机切离电源后,绕组温度会立即降低,既使在断电后15~20s内测得的热态电阻,计算温升也比实际温升低5℃左右,故电机停转后测得的热态电阻,可用外推法进行修正。在不具备用带电测量定子绕组热态电阻装置时,准确估算热态电阻,不仅可提高温升的测试准确度,而且可方便地测取电机的发热曲线。下面介绍两种推算热态电阻R7的方法。
      2.1 绘制曲线法
     电机断电后.迅速测量绕组热态电阻,是提高测试准确度的关键。按标准规定,自电机断电至测取绕组热态电阻第1点的读数时间间隔,小功率电机应尽可能不大于20s,测量时应快速取得第1次读数,以后相隔一定时间测量一次,至步测6次。相隔时间长短视绕组冷却速度而定,以电阻值的变化能从仪表上明显反映出为准(一般为15~25s)。
     以每次测得电阻值的对数值lgR1 、lgR2:⋯ ⋯ IgR 为纵座标,切离断电瞬间的时间间隔为横坐标,绘出冷却曲线lgR=f(t),最短时间间隔的一点切线延长曲线直到与纵轴相交.即得温升试验结束时电机切离电源瞬间的绕组热态电阻的对数值lgR2,如图1所示。
     电机断电瞬间的绕组电阻,也可用R=f(t)曲线进行修正(见图1).当读数点较多时,准确度可与对数曲线法接近。
 
2.2 公式计算法
     断电后,由于做不剜立即测量电阻,而造成温度下降,这时从断电刘真正测得温度这段时间内,绕组温度按指数下降。为补偿下降的温度,应计算出修正值。例如经过“、后测得的电阻值分别为R2和惩R2,则有下列关系
 

     3.温升计算分析
     原国标GB755—81《电机基本技术要求》规定,不分功率大小,一律按“电机各部分的温度在切离线路后测得.测得温度应加以修正。电机在温升试验终结而切离电路瞬间的温度,可用冷却曲线延长而外推至切离线路瞬间的方法求得 (冷却曲线及外推法见图1)。
     现国际GB755—87剐改为根据电机功率大小进行外推。电机断电后.如能在下述时间内测得第1点读数,则以读数计算电机的温升,而不需外推到断电瞬间。
    小功率电机,断电后间隔时间为15s.P≤5OkW,断电后间隔时间为30s 如果电机额定功率在该规定间隙时间内不能测得第1点读数,则应尽快测取.用冷却曲线并用外推法进行修正,将测得的读数作为时间的函数绘成曲线,并根据电机的额定功率,将此曲线外推至上述相应的间隔时问,所获得的温度作为电机断电瞬间的温度。
     3.1 直接计算法
     3.2 作曲线法


      3.3 用计算法求R2及θ
 
     3.4 各种方法的误差分析
     用直线法、曲线法、计算法所得误差如表2所示。

     从表2中可看出.用直接法计算求出的温升准确度不高.误差较大,比修正后的实际温度低5℃左右,也就是说,电机停车后测得的热态电阻时间再短也还是有误差的。当热态电阻R2误差1%时.电机温升计算温度误差5℃左右。电机停车后剐得的热态电阻在一定情况下,有必要用外推法进行蛙正,以提高电机绕组温升计算的准确度,减少温科试验误差。
     结语
     由于修正方法不同,所得的温升值将是有差别的。通过对本厂不同型号、不同规格的电机作了试验对比,用曲线法求温升,需要作图画曲线,但必须使热态电阻的测量做到点点可靠。
     用计算法求温升简单、方便、直观、且准确度易保证。
     按标准规定,热态电阻飓第一点读数超过规定的时间间隔时,用曲线法进行修正。根据实际情况,两种方法用其中1种均可,以达到准确测量计算温升的耳的。表1、表2的数
据说明:
     a. 2种方法的平均差值与断电后延迟的时间间隔关系最大,第1点读数的时间间隔越大,平均差值越大。
     b. 电机的功率越大,平均差值电越大。原园是功率越大的电机,绕组电阻越小,测准越困难,需时间间隔也越长。
     c. 用直接法测量的温升值按功率等级分别增加5℃左右,即为外推法的温升近似值。


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