電動機(jī)定子鐵損試驗(yàn)

1、精品電動機(jī)定子鐵損實(shí)驗(yàn)的探討摘要：鐵損是電動機(jī)能量損失之一，不僅影響電動機(jī)效率、功率因數(shù)，而且可能因鐵芯內(nèi)部硅鋼片短路產(chǎn)生妨礙電動機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)的局部過熱點(diǎn)，加速鐵芯絕緣和定子線圈絕緣的老化，嚴(yán)重時(shí)可能造成鐵芯燒損及線圈擊穿事故。所以，在檢修電動機(jī)時(shí)，尤其是出現(xiàn)掃膛狀況時(shí)，為檢查鐵芯受損情況，需進(jìn)行定子鐵損試驗(yàn)。對于大型電動機(jī)，這是檢查中必不可少的試驗(yàn)項(xiàng)目。關(guān)鍵字：絕緣，掃膛，鐵損試驗(yàn)Abstract:Ironlossisoneofthemotorenergyloss,notonlyaffectthemotorefficiency,powerfactor,butalsomayimpedethesa

2、feoperationoflocalhotspotsgeneratedbythemotorironcoreinternalshortcircuitofsiliconsteelslice,acceleratetheinsulationcoreandstatorcoilinsulationaging,maycausetheironcorelossandwindingbreakdownaccidentseverity.Inthemaintenanceofthemotor,especiallythesweepchambercondition,inordertocheckthedamagesituati

3、onofironcore,statorironlosstest.Forlargemotor,itisessentialtotesttheprojectinspection.Keywords:insulation,sweep,chamber,ironlosstest感謝下載載1. 概述本文所論述的電動機(jī)定子鐵芯鐵損試驗(yàn)就是其中之一。電動機(jī)定子鐵損試驗(yàn)是檢驗(yàn)電動機(jī)定子鐵芯質(zhì)量的重要方法，也是檢驗(yàn)鐵芯自身絕緣性能的重要工序。鐵芯表面和片間絕緣比較薄弱。在檢修過程中尤其是進(jìn)入定子膛內(nèi)檢修一定要小心仔細(xì)，防止工具及一些硬物與鐵芯直接接觸。在達(dá)到試驗(yàn)周期和必要時(shí)一定要進(jìn)行鐵損試驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)，測量繞組得到的

4、感生電壓與激磁電流的有功功率損耗及溫度，計(jì)算出單位重量鐵芯損耗與溫升，比較判別鐵芯是否損壞，從而判斷電動機(jī)故障。2. 試驗(yàn)原理及方法定子鐵損試驗(yàn)是利用專用的勵(lì)磁線圈纏繞在鐵芯上，繞組中通入一定的工頻電流,使之在鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生接近飽和狀態(tài)的交變磁通，鐵芯在交變磁通中產(chǎn)生渦流和磁滯損耗,使鐵芯發(fā)熱,溫度很快升高。同時(shí)，使那些鐵芯中片間絕緣受損或者劣化部分產(chǎn)生較大的局部渦流，溫度急劇上升，從而找出過熱點(diǎn)；同時(shí)利用功率表測出勵(lì)磁損耗功率，和計(jì)算鐵芯單位質(zhì)量損耗，并與其允許值相比較，是否在其范圍內(nèi)。根據(jù)這兩項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果按標(biāo)準(zhǔn)來判斷鐵芯是否受損，若溫升過高、有過熱點(diǎn)或鐵心單位質(zhì)量損耗超標(biāo)，設(shè)法處理，修復(fù)、消除

5、過熱點(diǎn)；為便于對各次測量結(jié)果進(jìn)行比較，通常盡可能使鐵芯內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T和供電電源的頻率為50Hz。下圖為電動機(jī)定子鐵損試驗(yàn)原理圖，圖中Wc為勵(lì)磁線圈，Wm為測量線圈，為使測量線圈處鐵心磁感應(yīng)強(qiáng)度接近整個(gè)軛部圓周磁感應(yīng)強(qiáng)度的平均值，勵(lì)磁線圈與測量線圈應(yīng)互相垂直，且均勻地繞在鐵心上；電流表A經(jīng)電流互感器或鉗形電流表測勵(lì)磁電流，電壓表V1測二次感應(yīng)電壓（U2）,電壓表V2測電源電壓（Ui）,低功率因數(shù)瓦特表W測損耗功率PFe,其電流回路與勵(lì)磁線圈串聯(lián)，電壓回路則接到測量線圈，減少勵(lì)磁線圈漏磁壓降和電阻的影響。試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為90分鐘。用可以測量電流、電壓和功率的組合儀表每隔15分鐘分別測量一次鐵芯損

6、耗及電流、電壓值。并用紅外熱像儀測量鐵芯各部位溫度；先用紅外測溫儀測量鐵芯冷態(tài)溫度，合上電源10分鐘后開始用紅外測溫儀掃描膛內(nèi)各處溫度，找出鐵芯溫度較高與較低的點(diǎn)。以后每隔15分鐘用紅外測溫儀對鐵芯溫度進(jìn)行觀測，著重觀測鐵芯溫度較高與較低的點(diǎn)，90分鐘結(jié)束。圖i定子鐵損試驗(yàn)原理圖3. 試驗(yàn)前相關(guān)數(shù)據(jù)采集與計(jì)算2014年6月12日動力廠二套除鹽水裝置一臺30KW的電動機(jī)在檢修抽轉(zhuǎn)子過程中，轉(zhuǎn)子掉落擦碰到定子膛內(nèi)，為檢查電動機(jī)定子鐵芯的損壞情況，需進(jìn)行電動機(jī)定子鐵損試驗(yàn)。表1電動機(jī)參數(shù)型號YB2-200L1-2額定功率（KW）30KW額定電壓（V）380/660V額定電流（A）55.2/32A定于

7、外徑（Da）0.3m定子內(nèi)徑（Di）0.16m齒高(hz)0.01m鐵心總長（L）0.17m疊壓系數(shù)（k）0.96硅鋼片牌號50WB340額定車t速（r/min）2950r/min功率因數(shù)0.9實(shí)驗(yàn)前相關(guān)計(jì)算定子鐵心有效長度Lef=KL=0.17X0.96=0.1632(m)定子鐵心軛部高度ha=(Da-Di)/2-hz=(0.3-0.16)/2-0.01=0.06(m)定子鐵心軛部截面積S=L沖a=0.06X0.1632=0.0098(m)測量繞組每匝感應(yīng)電勢E=4.44fBS=4.44X50X1X0.0098=2.1756(V)勵(lì)磁線圈取19匝，此時(shí)勵(lì)磁電壓值為U=WiE=19X2.175

8、6=41.3364(V)鐵軛平均直徑Dav=Da-ha=0.3-0.06=0.24(m)對于50系列硅鋼片在50Hz交流磁性下的磁場強(qiáng)度hoW80-220(A/m),這里我們?nèi)?10(A/m)勵(lì)磁線圈電流I=兀Davh0/W1=3.14X0.24X210/19=8.33(A)定子鐵心質(zhì)量G=MDa-ha)XSXp=3.14X0.24X0.0098X7.8X103=57.6(kg)4. 試驗(yàn)準(zhǔn)備考慮到初次嘗試鐵損試驗(yàn)，為安全起見，須在勵(lì)磁線圈串入一個(gè)斷路器對整個(gè)電路起到保護(hù)作用。同時(shí)為做到對勵(lì)磁線圈電壓的調(diào)控，決定采用大電流發(fā)生器感應(yīng)調(diào)壓器作為本次試驗(yàn)的輸出電源。4.1 根據(jù)上述計(jì)算，勵(lì)磁電纜采

9、用10mm2300/500V橡套絕緣銅芯電纜電纜沿鐵芯等分均勻纏繞，在勵(lì)磁線圈與鐵芯之間加墊厚橡皮。測量繞組取一匝。勵(lì)磁繞組放置于鐵芯齒部，測量電纜垂直于勵(lì)磁繞組纏繞定子鐵芯。勵(lì)磁電纜和測量電纜均要拉緊，緊靠定子鐵芯。4.2 測量表計(jì)按照原理圖所示正確連接。4.3 用不小于50mm2的銅導(dǎo)線將定子外殼可靠接地。4.4 檢查并清除鐵芯通風(fēng)溝及上、下端處可能遺留的金屬遺物。4.5 檢查連線的正確性及接線頭是否牢靠。4.6 試驗(yàn)前用2500V兆歐表測量勵(lì)磁繞組與定子鐵芯的絕緣電阻。4.7 整定好380V開關(guān)柜保護(hù)裝置，開關(guān)分、合應(yīng)可靠。4.8 用2500V兆歐表檢查電纜的絕緣電阻。4.9 連接好大電

10、流發(fā)生器感應(yīng)調(diào)壓器，做好接地保護(hù)。5. 安全預(yù)控措施5.1 勵(lì)磁繞組和測量電纜必須絕緣良好，有破損的地方應(yīng)用絕緣膠帶包扎好，避免因?qū)Ь€絕緣不良，發(fā)生對地短路燒傷鐵芯；5.2 試驗(yàn)前應(yīng)仔細(xì)檢查各槽隙，避免金屬工具、雜物等遺留在定子鐵芯內(nèi)；5.3 避免用金屬物件（如鋼尺、無絕緣的電纜、水銀溫度計(jì)等）靠近鐵芯；5.4 試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)可靠接地；5.5 試驗(yàn)人員應(yīng)按規(guī)定穿戴絕緣手套、絕緣鞋；5.6 試驗(yàn)人員在試驗(yàn)過程中應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視、仔細(xì)觀察設(shè)備、儀器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常、鐵芯松動或通風(fēng)溝內(nèi)有殘余金屬雜物等異常情況時(shí)應(yīng)立即報(bào)告、終止試驗(yàn)；5.7 試驗(yàn)時(shí)應(yīng)協(xié)調(diào)各方確保施工電源可靠；5.8 試驗(yàn)過程中應(yīng)統(tǒng)一指揮，確保通

11、訊暢通。6. 試驗(yàn)操作6.1 記錄鐵芯各測量部位的初始溫度及環(huán)境溫度。6.2 合上感應(yīng)調(diào)壓器開關(guān)，慢慢調(diào)節(jié)電壓，嚴(yán)密監(jiān)視各電壓、電流、功率值，各儀表指示值；觀察定子鐵芯各部位聲音及振動情況，若有冒煙、局部嚴(yán)重發(fā)熱及異常聲響時(shí)立即跳開高壓開關(guān)。6.3 先通電10分鐘，跳開高壓開關(guān)。檢查無異常情況。根據(jù)電壓、電流值核實(shí)試驗(yàn)狀況，磁通密度應(yīng)在1.0T左右，否則應(yīng)改變勵(lì)磁繞組匝數(shù)或電源電壓。6.4 重新開始鐵損試驗(yàn)。每隔15分鐘次各測量表計(jì)讀數(shù)和溫度值。用遠(yuǎn)紅外測溫儀測量鐵芯表面溫度，找出局部過熱點(diǎn)，做以標(biāo)記，加強(qiáng)監(jiān)視，并作準(zhǔn)確記錄。6.5 達(dá)到試驗(yàn)時(shí)間后，切斷電源、結(jié)束試驗(yàn)，分析試驗(yàn)結(jié)果。表3鐵損試

12、驗(yàn)電氣參數(shù)記錄時(shí)間（min）勵(lì)磁電流（A）一次電壓（V）二次電壓（V）損耗（W）159.03019.2459.541.32.420.3609.841.32.621.27521.09021.1表4鐵損試驗(yàn)測點(diǎn)溫度記錄一_、標(biāo)間1234567890202020202020202020152322232323232323223024242524242424252445262726252425262425602829282928303029287530313031303331293090333331343136353

13、2327. 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析7.1 數(shù)據(jù)處理(磁通密度折算到1T時(shí)的鐵損計(jì)算)鐵損試驗(yàn)損耗最高值Pfe=21.2(W)試驗(yàn)時(shí)磁通密度的實(shí)際值B=45XU/WiS*10-4(T)=45M1/19>0.0098X10-4=0.99(T)定子鐵芯磁軻部單位鐵損力PFeZPFe=(PFe/G)*(1/B)2(W/kg)=(21.2/57.6)><1/0.99)=0.3754(W/kg)最高齒溫差力t1(C)zdt1=(t3-t4)*(1/B)2(c尸(33-22)Z1/0.99)2=11.22(C)注：t3最高齒溫()t4最低齒溫()鐵芯最高溫升力t2(C)zdt2=(t5-t6)

14、*(1/B')2(C)=(36-20)X1/0.95)2=16.32(C)注：t5最高鐵芯溫度或齒溫()t6鐵芯初溫()7.2 結(jié)果分析依據(jù)：依據(jù)GB/T2521-1996硅鋼片校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定7.2.1 單位鐵損力PFe>2.5W/kg即為不合格；7.2.2 鐵芯齒部相互間的溫差力t1A30c即為不合格(若力tW15c為良好)；鐵芯最高溫升力t225C即為不合格(若力t2W25c為良好)試驗(yàn)結(jié)果表明電動機(jī)鐵芯鐵損溫升均未超出國家相關(guān)規(guī)定。10. 鐵損試驗(yàn)與實(shí)際運(yùn)行分析對比鐵損試驗(yàn)用于檢驗(yàn)鐵心疊裝質(zhì)量，可以測出鐵芯損耗，但由于沒有轉(zhuǎn)子的參與，這與電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)不同，鐵芯損耗也將不同

15、。10.1 磁通產(chǎn)生方式不同鐵損試驗(yàn)的磁通是在定子鐵芯上直接繞勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的，勵(lì)磁線圈相當(dāng)于單相負(fù)載；電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的磁通是經(jīng)定子、轉(zhuǎn)子磁場相互作用而形成的，電動機(jī)的電路、磁路是三相對稱的。10.2 磁通路徑不同鐵損試驗(yàn)的磁路是圍繞整個(gè)鐵芯軛部封閉的環(huán)形，而不通過定子鐵芯的齒部。電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的磁路是從定子磁軛經(jīng)過定子齒、氣隙到轉(zhuǎn)子，再經(jīng)氣隙、定子齒回到磁軛，形成閉合回路。而且對于大多數(shù)電動機(jī)齒部磁密要高于軛部磁密，繼而齒部的單位質(zhì)量鐵耗也要高于軛部。10.3 磁動勢形式不同鐵損試驗(yàn)時(shí)磁勢是時(shí)間相量，相量的長度隨時(shí)間的變化而變化，且方向時(shí)而正、時(shí)而負(fù)；電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的磁勢是空間矢量，矢量的長度不變，勵(lì)磁磁動勢與感應(yīng)磁勢間存在一定角度并以一定的角速度在空間旋轉(zhuǎn)。結(jié)束語電動機(jī)定子鐵損試驗(yàn)作為電動機(jī)眾多檢測試驗(yàn)之一，它所需試驗(yàn)設(shè)備簡單，所用時(shí)間較短，安全可靠性較高，無需耗費(fèi)大量人力物力，就可以及時(shí)的檢查判斷電動機(jī)定子鐵芯是否受損