專利名稱：異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法
技術領域：
本發明涉及一種測試異步電動機性能試驗的方法，具體是測滿載時異步電動機繞組溫升的試驗方法。
背景技術：
國家標準GB/T1032-2005《三相異步電動機試驗方法》推薦測滿載時異步電動機繞組溫升熱試驗方法有直接負載法和等效負載法。
一般情況下，直接負載法應優先采用。直接負載法需要大量與被試電機配套的負載，而國內外電機生產廠家現狀是不可能配備齊全各種負載，且無負載存放空間；其次存在建廠時電機試驗站試驗設備、試驗電源容量、試驗能力、試驗場地的限定；以及市場需求的產品多元化發展速度加快、電機容量加大等因素，用直接負載法測滿載時異步電動機繞組溫升大多數情況下無法實現。因此，國內外電機生產廠家在立式電機或300kW以上的臥式電機試驗時，較多采用等效負載法進行異步電動機繞組溫升試驗。
等效負載法包括降低電壓負載法、降低電流負載法和定子疊頻法。其中降低電壓負載法可用于100kW以上電機，在試驗時，第一步以額定頻率和額定電壓進行空載熱試驗，確定此時繞組溫升Δθ0；第二步以額定頻率、1/2額定電壓和額定電流進行熱試驗。被試電機額定電流無法得到，原因是立式電機或無適合負載的臥式電機無法加需要的負載。
定子疊頻法可用于立式電機或300kW以上的臥式電機，用定子疊頻法進行立式電機或300kW以上的臥式電機的熱試驗時，被試電機的容量受試驗電源容量的限制，超過試驗電源容量的立式電機或無適合負載的臥式電機則無法進行熱試驗。
降低電流負載法可用于1000kW以上或IN≥800A的電機，為今年國家標準改版后新推薦的方法，該方法尚屬于推廣階段。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利用現有試驗條件、簡單易行的異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法，以解決現有技術用單一試驗方法，無法測得立式電機或無適合負載的臥式電機滿載時繞組溫升值；以及由于電機試驗站試驗電源容量限制不能進行異步電動機繞組溫升試驗的問題。
為實現上述目的，本發明采取的技術方案為一種異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法，在降低電壓負載法試驗步驟中，將定子疊頻法的試驗步驟融入其中，充分利用現有的試驗條件，通過理論分析、試驗驗證以及試驗數據的修正，得到滿載時異步電動機繞組溫升值，其試驗方法如下(一)繞組在初始狀態或冷狀態下直流端電阻的測定該方法按照GB1032第5.2條，通過試驗得到初始狀態或冷狀態下的直流端電阻值(二)空載試驗該方法按照GB1032第6條，通過試驗得到額定電壓時的空載輸入功率P0和1/2額定電壓時的空載輸入功率P0r(三)空載熱試驗試驗時，施加額定頻率和額定電壓對被試異步電動機進行空載熱試驗，使異步電動機在額定電壓、額定頻率下空載運行至熱穩定，試驗結束時測量定子繞組的電阻，經過計算得到異步電動機空載熱試驗的繞組溫升Δθ0(四)定子半電壓疊頻試驗試驗時，按照GB1032-2005第11.7.2.3條定子疊頻試驗線路圖連接被試異步電動機，首先，由主電源起動被試異步電動機，使其在額定頻率、1/2額定電壓下空載運行，隨后起動副電源機組，將其轉速調節到對應于頻率f2的轉速值，對額定頻率50Hz的異步電動機，f2應在38Hz～42Hz范圍內選擇，對額定頻率60Hz的異步電動機，f2應在48Hz～52Hz范圍內選擇；然后，將副電源投入勵磁，調節勵磁電流，使被試異步電動機的定子電流達到滿載電流值，運行至熱穩定狀態，測量熱態直流電阻值，經過計算得到被試異步電動機定子半電壓疊頻試驗的繞組溫升Δθr上述(一)～(四)所述方法相對獨立，實驗時，可根據實際情況選擇先后順序(五)繞組溫升計算用如下公式計算異步電動機額定功率時的繞組溫升ΔθN＝αΔθ0+Δθr其中α＝(P0-P0r)/P0(六)數據修正用“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”測得溫升值，通過試驗驗證證明定子繞組的溫升值需向下修正2～5K；轉子繞組的溫升值需向下修正6～10K，經過修正后與國家標準中直接負載法測得的異步電動機繞組溫升值效果相同。
本發明與直接負載法測得的溫升值產生差異的因素，可從異步電動機的各種損耗的增減角度來進行理論分析。損耗增加，則意味者溫升升高；損耗減小，則意味著溫升減小。異步電動機的損耗總體可以分為機械損耗、鐵耗、定子銅耗、轉子銅耗、雜散損耗五大類，現分述如下鐵耗用“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”進行試驗所測得的鐵耗與直接負載法試驗時相同。
機械損耗由于試驗時被試異步電動機在疊頻狀態下的轉速高于被試異步電動機的額定轉速，從而使摩擦損耗和風扇損耗略有增大。用“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”試驗所測得的機械損耗，比直接負載法試驗時略有增大。
定子銅耗因被試異步電動機的電流為額定電流，故定子銅耗與直接負載法試驗時相同。
轉子銅耗由于轉子電流的頻率為節拍頻率，其值高于直接負載法額定運行時的頻率，轉子導條中的集膚效應加大，而轉子電流的有效值基本與直接負載法時相同，故此時轉子銅耗比直接負載法時稍大一些。
雜散損耗定、轉子電流的有效值基本與直接負載法相同，雜散損耗基本不變。
由以上分析可以看出，“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”與直接負載法測得的溫升值的差異，其因素主要有轉子銅耗的不同、機械損耗的不同和由于“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”試驗時，被試異步電動機的轉速高于額定轉速而引起的冷卻效果的不同。其中前兩項使“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”所測溫升值高于直接負載法所測溫升值，后一項使“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”所測溫升值低于直接負載法所測溫升值，但三者中轉子銅耗的影響最大，故“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”所測溫升值高于直接負載法所測溫升值。
綜上分析，從異步電動機的使用角度上考慮，用“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”測得溫升值，通過試驗驗證證明定子繞組的溫升值需向下修正2～5K；轉子繞組的溫升值需向下修正6～10K。
本發明提供的上述“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”，解決了立式電機或無適合負載的臥式電機不能用單一方法進行溫升試驗的問題。若在現有基礎上提高電機試驗站試驗容量投入的資金是原建電機試驗站的2～5倍資金。使用“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”進行試驗時，被試異步電動機的電壓降為額定電壓的1/2，當被試異步電動機為額定電流時，其輸入功率也將隨之減小1/2，因而生產廠家試驗設備的電源容量可以減少1/2，即在不改變電機生產廠家試驗設備的電源容量的前提下，被試異步電動機的功率將會增大一倍。既保證了產品質量，也擴大了電機生產廠家的訂貨范圍，為電機生產廠家提高效益提供了必要的保障。而且可節約提高電機試驗站試驗容量，投入的2～5倍的資金。同時，滿足了立式電機或無適合負載的臥式電機按時交貨的問題，為保障配套項目工期的如期完成提供了必要的條件。
具體實施例方式
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，用本發明提供的“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”測得的溫升值和直接負載法測得的溫升值試驗數據對比如下(一)繞組在初始(冷)狀態下直流端電阻的測定按照GB1032第5.2條(P5)，通過試驗得到初始(冷)狀態下的直流端電阻值。
直流端電阻值見表1表1
(二)空載試驗按照GB1032第6條，通過試驗得到P0和P0r，P0為額定電壓時的空載輸入功率，P0r為1/2額定電壓時的空載輸入功率。
空載輸入功率P0和P0r數信見表2表2
(三)空載熱試驗試驗時，施加額定頻率和額定電壓對被試異步電動機進行空載熱試驗，使異步電動機在額定電壓、額定頻率下空載運行至熱穩定，試驗結束時測量定子繞組的電阻。經過計算得到異步電動機空載熱試驗的繞組溫升Δθ0。
試驗數據見表3表3
(四)定子半電壓疊頻熱試驗試驗時，按照GB1032-2005第11.7.2.3定子疊頻試驗線路圖連接被試異步電動機。首先，由主電源起動被試異步電動機，使其在額定頻率、1/2額定電壓下空載運行，隨后，起動副電源機組，將其轉速調節到對應于頻率f2的轉速值。對額定頻率50Hz的異步電動機，f2應在38Hz～42Hz范圍內選擇；對額定頻率60Hz的異步電動機，f2應在48Hz～52Hz范圍內選擇。然后，將副電源投入勵磁，調節勵磁電流，使被試異步電動機的定子電流達到滿載電流值。運行至熱穩定狀態，測量熱態直流電阻值，經過計算得到被試異步電動機定子半電壓疊頻試驗的繞組溫升Δθr。
試驗數據見表4表4
(五)繞組溫升計算用如下公式計算異步電動機額定功率時的繞組溫升ΔθN＝αΔθ0+Δθr其中α＝(P0-P0r)/P0計算數據見表5表5
(六)直接負載法試驗按照GB1032第11.7.1.條進行試驗。
試驗數據見表6表6
(七)兩種試驗溫升值的比較見表7表7
經過對“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”測量繞組溫升和直接負載法測量繞組溫升的數據進行比較，使用“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”測量的定子繞組溫升比使用直接負載法試驗測量的定子、轉子的繞組溫升高。符合前述的理論分析。
(八)異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法試驗值的修正在實際的方法應用中，須對使用“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”測量的定、轉子繞組溫升進行修正。
試驗數據證明定子繞組的溫升值需下修正2～5K；轉子繞組的溫升值需下修正6～10K。試驗數據經修正后，驗證證明兩種效果相同。
權利要求
1.一種異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法，在降低電壓負載法試驗步驟中，將定子疊頻法的試驗步驟融入其中，利用現有的試驗條件，通過理論分析、試驗驗證以及試驗數據的修正，得到滿載時異步電動機繞組溫升值，具體方法如下(一)繞組在初始狀態或冷狀態下直流端電阻的測定該方法按照GB1032第5.2條，通過試驗得到初始狀態或冷狀態下的直流端電阻值(二)空載試驗該方法按照GB1032第6條，通過試驗得到額定電壓時的空載輸入功率P0和1/2額定電壓時的空載輸入功率P0r(三)空載熱試驗試驗時，施加額定頻率和額定電壓對被試異步電動機進行空載熱試驗，使異步電動機在額定電壓、額定頻率下空載運行至熱穩定，試驗結束時測量定子繞組的電阻，經過計算得到異步電動機空載熱試驗的繞組溫升Δθ0(四)定子半電壓疊頻試驗試驗時，按照GB1032-2005第11.7.2.3條定子疊頻試驗線路圖連接被試異步電動機，首先，由主電源起動被試異步電動機，使其在額定頻率、1/2額定電壓下空載運行，隨后起動副電源機組，將其轉速調節到對應于頻率f2的轉速值，對額定頻率50Hz的異步電動機，f2應在38Hz～42Hz范圍內選擇，對額定頻率60Hz的異步電動機，f2應在48Hz～52Hz范圍內選擇；然后，將副電源投入勵磁，調節勵磁電流，使被試異步電動機的定子電流達到滿載電流值，運行至熱穩定狀態，測量熱態直流電阻值，經過計算得到被試異步電動機定子半電壓疊頻試驗的繞組溫升Δθr上述(一)～(四)所述方法相對獨立，實驗時，根據實際情況選擇先后順序(五)繞組溫升計算用如下公式計算異步電動機額定功率時的繞組溫升ΔθN＝αΔθ0+Δθr其中α＝(P0-P0r)/P0(六)數據修正用“異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法”測得溫升值，通過試驗驗證證明定子繞組的溫升值需向下修正2～5K；轉子繞組的溫升值需向下修正6～10K，經過修正后與國家標準中直接負載法測得的異步電動機繞組溫升值效果相同。
全文摘要
本發明提供了一種異步電動機半電壓疊頻熱試驗方法，涉及一種測滿載時異步電動機繞組溫升的試驗方法。本發明是在“降低電壓負載法”試驗步驟中，將“定子疊頻法”的試驗步驟融入其中，在不改變電機生產廠家試驗設備電源容量下，被試異步電動機的功率將會增大一倍，充分利用現有的試驗條件，通過理論分析和試驗驗證以及試驗數據的修正，得到滿載時異步電動機繞組溫升值。該方法的應用不僅保證了電機產品質量，同時擴大了電機生產廠家的訂貨范圍，為電機生產廠家提高效益提供了必要的保障，解決了現有技術對立式電機或無適合負載的臥式電機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 優先權日2006年8月30日
發明者崔正軍, 馬維林, 高文安, 張汶 申請人:蘭州電機有限責任公司