TL500-24大型立式電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)

馬冬梅

（南車株洲電機(jī)有限公司，湖南 株洲 412001）

TL500-24型同步電動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)內(nèi)容為：冷態(tài)直流電阻的測(cè)量、絕緣電阻的測(cè)量、埋置檢溫計(jì)的檢查、空載特性試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、對(duì)應(yīng)于額定負(fù)載時(shí)各種損耗的測(cè)定試驗(yàn)。進(jìn)行此次試驗(yàn)的電動(dòng)機(jī)主要電量參數(shù)如表1所示。

表1 電機(jī)參數(shù)

1 冷態(tài)直流電阻測(cè)量

將電機(jī)在室內(nèi)放置一段時(shí)間后，用埋置檢溫計(jì)測(cè)量電機(jī)繞組和環(huán)境溫度，所測(cè)量的溫度與冷卻介質(zhì)溫度只差小于2 K時(shí)，對(duì)電機(jī)的冷態(tài)直流電阻進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量的過程中采用雙臂電橋法，每一端電阻測(cè)量三次后，若三次讀取的數(shù)據(jù)的平均值只差在平均值的±0.5%的范圍內(nèi)時(shí)，把平均值作為電阻的實(shí)際測(cè)量值。針對(duì)本臺(tái)電機(jī)，雙臂電橋選擇20 Ω檔進(jìn)行測(cè)量，記錄當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度和相對(duì)濕度。

2 絕緣電阻的測(cè)量

測(cè)量電機(jī)繞組的絕緣電阻時(shí)，應(yīng)分別在電機(jī)實(shí)際冷態(tài)和熱狀態(tài)（一般是在溫升試驗(yàn)結(jié)束后）進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)本臺(tái)電機(jī)的電壓值選擇兆歐表的檔位為2500 V，記錄當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度和相對(duì)濕度。

3 埋置檢溫計(jì)檢查

埋置檢溫計(jì)的檢查是為了防止電機(jī)在裝配時(shí)將埋置電機(jī)內(nèi)部的溫度傳感器的損壞，在試驗(yàn)過程中采用萬用表對(duì)其電阻進(jìn)行測(cè)量，并記錄當(dāng)時(shí)環(huán)境條件。

4 空載特性試驗(yàn)

空載試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)電路如圖1。由于電機(jī)是外部直流勵(lì)磁，為防止直流電源與電壓給定時(shí)間不一致，導(dǎo)致電機(jī)失步，應(yīng)將電壓給定和直流電源的給定在同一時(shí)間進(jìn)行。空載特性試驗(yàn)過程采用電動(dòng)機(jī)法，將電機(jī)接到由工頻輸出、實(shí)際對(duì)稱的穩(wěn)定電源，采用變壓器供電，通過調(diào)壓器對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，在電機(jī)外部接到直流電源，使電機(jī)在他勵(lì)的方式下進(jìn)行。

圖1 空載試驗(yàn)電路圖

采用調(diào)壓器將電壓調(diào)至10000 V，與現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行溝通好之后，將電機(jī)調(diào)壓器供電開關(guān)與現(xiàn)場(chǎng)勵(lì)磁電源開關(guān)同時(shí)合上。相應(yīng)調(diào)節(jié)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使點(diǎn)數(shù)電流最小（即點(diǎn)擊的功率因數(shù)為1.0）此時(shí)對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流即為該電壓下的勵(lì)磁電流。根據(jù)試驗(yàn)大綱及研發(fā)人員的現(xiàn)場(chǎng)要求，試驗(yàn)從1.25倍的額定電壓開始，調(diào)節(jié)端電壓及勵(lì)磁電流，直至電機(jī)不至于失步的最低電壓時(shí)為止，在整個(gè)過程中讀取7～9個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)讀取外施電壓、勵(lì)磁電流，試驗(yàn)數(shù)據(jù)從高到低讀取。試驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)取電機(jī)的端電阻。空載特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2所示。

表2 空載特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)結(jié)束后立即測(cè)量定子繞組端電阻，并倒推到電機(jī)停機(jī)時(shí)刻電阻值，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后得出，圖2空載特性曲線。

圖2 空載特性曲線

5 溫升試驗(yàn)

由于設(shè)備條件限制無法采用直負(fù)載法進(jìn)行溫升試驗(yàn)，因此TL500-24采用低功率因數(shù)法進(jìn)行溫升試驗(yàn)，對(duì)調(diào)相機(jī)零功率因數(shù)負(fù)載就是直接負(fù)載。為了使得在快速停車后能在最短的時(shí)間內(nèi)測(cè)得熱態(tài)電阻值，試驗(yàn)時(shí)采用變頻器供電，將電機(jī)調(diào)到額定頻率、額定勵(lì)磁電流和額定勵(lì)磁電樞電流，試驗(yàn)過程中的要求與直接負(fù)載法相同，如果此時(shí)電樞電壓小于95%額定值時(shí)，應(yīng)按照經(jīng)驗(yàn)公式（1）進(jìn)行修正，試驗(yàn)時(shí)的電路如圖3。

Δθa-低功率因數(shù)負(fù)載溫升試驗(yàn)時(shí)點(diǎn)數(shù)繞組溫升，K；

ΔPFe-額定電壓時(shí)鐵耗PFe與低功率因數(shù)負(fù)載溫升試驗(yàn)電壓所對(duì)應(yīng)的的鐵耗ΔPFe之差，kW；

Pcua-低功率因數(shù)負(fù)載溫升試驗(yàn)時(shí)點(diǎn)數(shù)繞組中的I2R損耗，kW；Ka-系數(shù)，取3。

圖3 溫升試驗(yàn)電路圖

定子溫度（℃） 軸承溫度（℃）環(huán)境溫度（℃）U 1 V 1 W1 U 2 V 2 W244.942.142.445.343.044.8 16.4 7.745.342.542.945.843.445.2 16.8 7.745.542.643.046.343.545.3 17.3 7.8

表3為電機(jī)進(jìn)行溫升試驗(yàn)時(shí)，穩(wěn)定后的各個(gè)點(diǎn)的溫度值，電機(jī)進(jìn)行溫升試驗(yàn)過程中的電量參數(shù)如表4。

表4 電機(jī)進(jìn)行溫升試驗(yàn)過程中的電量參數(shù)為

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，采用變頻器進(jìn)行直流制動(dòng)，停機(jī)時(shí)間為45 s，第80 s時(shí)測(cè)量第一個(gè)電阻RUV=5.843 Ω，采用電阻法進(jìn)行計(jì)算，得出定子繞組溫升Δθa=38.7 K，采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正時(shí)，ΔPFe=6.39 kW，Pcua=11.42 kW，Ka=3（系數(shù)），得到修正后的電樞繞組溫升為：45.9 K。

6 對(duì)應(yīng)額定負(fù)載時(shí)各種損耗的測(cè)定

對(duì)應(yīng)于額定負(fù)載時(shí)各種損耗的測(cè)定，采用空載電動(dòng)機(jī)法測(cè)定鐵耗和機(jī)械損耗，通過對(duì)表2的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后得出得出風(fēng)磨耗Pfw=2.9 kW，Pfe=14.2 kW，圖4為采用空載電動(dòng)機(jī)法測(cè)定鐵耗和機(jī)械損耗的計(jì)算曲線。

采用過勵(lì)和欠勵(lì)試驗(yàn)狀態(tài)計(jì)算得出雜散損耗，試驗(yàn)電壓的給定與空載試驗(yàn)時(shí)是一樣的，將被試電機(jī)作空載電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，由獨(dú)立的電源勵(lì)磁，電樞繞組外施實(shí)際對(duì)稱的額定頻率的額定電壓，待電機(jī)損耗穩(wěn)定后，進(jìn)行此試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)電機(jī)分別在過勵(lì)和欠勵(lì)方式下調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使電樞電流為額定值，讀取電樞電壓、電樞電流、輸入功率、勵(lì)磁電流，并在試驗(yàn)結(jié)束后立即測(cè)出電樞繞組的直流電阻。表5、6分別為過勵(lì)和欠勵(lì)試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。得出雜散損耗P s=12.92 kW。

圖4 鐵耗和機(jī)械損耗的計(jì)算曲線

表5 過勵(lì)試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表6 欠勵(lì)試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過對(duì)TL500-24大型立式電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法進(jìn)行分析總結(jié)，給出了同步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，得到了研發(fā)人員認(rèn)可的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)以后進(jìn)行此類電機(jī)的試驗(yàn)具有了參考價(jià)值。