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WP4000变频功率分析仪应用于电机空载试验的测量

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  • 发布时间:2013/12/6 14:26:48
  • 作者:量值溯源

概述

  在电机试验中,电机的空载试验是检验电机的性能的重要环节,也是所有电机在出厂前必须进行的试验之一。三相异步电机的空载试验是给定子加额定频率的额定电压空载运行的试验,该试验的目的主要有三个:

  1、检查电机运转的灵活情况,初步判断噪音和震动是否符合要求;

  2、通过试验,求得电机额定电压时的铁芯损耗和在额定转速时的机械损耗;

  3、通过试验得出空载电流和空载电压之间的关系曲线,即为电机的磁化曲线,他可以反映出电机电磁设计和相关原材料质量及加工工艺的实际情况,例如:铁芯材料的性能和几何尺寸,定子绕组匝数及形式,定转子气隙的大小等参数选择的是否合理,对于批量生产中的电机是否有异常变化等。

电机空载试验

  电机空载试验线路如下图所示,其中试验电源可以是电源调压器或者变频数字电源,输出电压应在被试电机额定电压的20%-30%以内可调,容量不小于被试电机的额定输出功率。

电机空载试验原理图

图1。电机空载试验线路图

电量测量系统

  在上述图中,我们可以看到,U、I、P测量系统(以下统称电量测量系统)对于整个空载试验的结果来说,起到至关重要的作用。那么从电量测量系统获得的数据,我们可以得到电机的哪些具体参数呢?
  根据GB/T1032-2012三相异步电动机试验方法中关于电动机效率η的计算方法描述:测量输入功率的损耗分析法(E法),通过空载及负载试验得出电机的总损耗PT=Pfw+PFe+Pcu1s+Pcu2s+Ps,进而得到输出功率P2=P1-PT(P1为额定负载下输入功率),那么电机的效率η=P2/P1X100%。其中电机的风摩耗Pfw及铁耗PFe由空载试验得出,转子铜耗Pcu1s、定子铜耗Pcu2s及杂散耗Ps由负载试验得出。

引出问题

  由于电机空载试验时,定子与转子基本同步,转差率很小,输入功率基本上消耗于无功功率,所以功率因数很低。这样,低功率因数下的功率测量准确度,决定了电机空载损耗确定的准确性,进而影响电机效率的评定,可以这么说,这台电机是否合格,一半的几率取决于电量测量系统的准确性。
  在某些长期进行电机试验的厂家或者试验员都知道,测量电机空载试验输入功率都应采用低功率因数表或者能使用与功率因数为0.2以下的其它数字功率表,之所以要提出如此明确的要求,是因为他们从长期的试验经验中知道,普通的电量测量系统难以测量准确。
  为何电机空载试验时电量测量系统会出现测量不准确的现象呢,这是因为目前大多数的功率表的功率测量准确级的参比条件是功率因数等于1,不明示测量难度大的低功率因数下的准确度指标。且随着变频数字电源的引入,变频电量的测量难度更大。这样的标称方式,容易给试验人员造成误解,以为这样的功率表在所有条件下功率的标称精度都是一致的,因此虽然选择了标称精度很高的功率表,但是试验后得到的结果与设计值大相径庭,这样会产生两种不确定的结果:一是测量系统不准;二是电机不合格。如果是这样的结果,那么我们进行试验的目的是什么,这个试验还有什么意义?电量测量系统没有帮助判断问题,反而增添了新的问题,得不偿失。

解决方案

  针对于电机空载试验功率因数低、输入功率难以测量准确的这一现状,湖南银河电气有限公司研制了WP4000变频功率分析仪,该功率分析仪的功率单元(SP系列变频功率传感器/DT系列数字变送器)具有极小的角差,并采用独特的相位补偿技术,实现了在0.05-1功率因数范围内的高精度测量,是电机空载试验时功率表的理想选择对象。
  试验原理图如下所示:
WP4000变频功率分析仪应用于电机空载试验

图2。WP4000变频功率分析仪应用于电机空载试验输入功率测量