电动机空载和堵转试验及分析

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电动机空载和堵转试验及分析

电机行业在三相异步电动机产品出厂检验规范中规定检查试验项目除产品标准中规定的安全项目外,还规定了以下4个与电动机性能密切相关的主要检测数据:即额定电压UN时的空载电流I0、额定电压UN时的空载损耗P0、堵转电压UK下的堵转电流IK和堵转电压UK下的堵转功率PK。这4个参数与电动机的主要性能如温升、效率、功率因数、堵转转矩、堵转电流、最大转矩有密切的内在联系,其检测数值的大小将直接影响电动机性能质量。下面本文就电动机空载和堵转试验进行简单介绍。

1 试验方法和注意事项

1.1 电动机空载试验
电动机空载试验是指电动机不带负载,在定子三相绕组上加三相平衡的额定电压UN,空转0.5h以上,测量其空载电流和空载损耗的试验。通过电动机空载试验,可以测定电动机励磁参数以及铁损耗和机械损耗,可以检查出电动机内部接线和匝数是否正确,电动机气隙、铁心质量、机械安装质量是否良好。

(1)试验接线图。正常情况电动机在额定电压UN下空载电流约为额定电流IN的20%~50%,进行电动机空载试验时,应将电流表连接在靠近被测电动机一侧,避免由电压表和功率表分流引起测量误差增大。空载试验接线图如图1所示。

图1 异步电动机空载试验接线图

电动机空载试验步骤如下:①按图1接线。按照被测电动机铭牌参数(额定电压UN、额定电流IN)要求选择电压表和电流表的量程,电动机定子绕组按铭牌要求采用星形或三角形接法。②将三相交流调压器调至电压为零,接通电源开关S1,调节调压器的输出,使电压升至电动机的额定电压UN。③保持电动机在额定电压UN下空载运行数分钟,使机械损耗达到稳定后再进行试验。④调节电压由1.2UN开始逐渐降低电压,直至电流或功率显著增大为止。测取空载实验数据时,在额定电压附近多测几点。记录7~9组每一电压值U0L对应时刻的空载电流I0L和空载功率P0于表1中。

表1 三相异步电动机空载试验

(2)试验注意事项:①试验前,电动机应在额定电压、额定频率下空载运转,使机械损耗达到稳定,即输入功率相隔半小时的两个读数之差应不大于前一个读数的3%,规程规定空载运行一般不少于1h,对750W及以下的电动机,应空载运转15~30min。检查各部分运转是否正常,待各部分温度稳定后再进行试验,以取得稳定的空载特性。检查试验时,空载运转的时间可适当缩短。②预防性试验时,仅对电动机有怀疑时才测量空载电流;3kV以下的电动机仅测量空载电流,不测量空载损耗。③注意试验电压三相对称、稳定,以保证试验结果的准确④试验结束,应立即在2个出线端间测量定子绕组的电阻。对空载电流大于70%额定电流的电动机,应尽可能在每点读数后测量定子绕组的电阻。检查试验时,可仅测取额定电压时的空载电流和空载输入功率。

(3)试验数据分析:空载试验时,要求电动机转动正常。一般在额定电压下,正常的电动机空载电流约为额定电流的20%~50%,空载损耗约为额定功率的3%~8%。三相电源电压对称时,额定电压下的三相空载电流应平衡,任一相与平均值的差值不应大于10%。若差值较大,表明被试电动机内部存在三相匝数不等或定子与转子间的气隙不均匀等缺陷。当测量空载损耗时,额定电压下的空载损耗值不得超过原来值的50%。

三相空载电流可利用钳形电流表进行测量,要求三相不平衡度不应超过±5%,若相差较大或有嗡嗡声,则可能是接线错误或有短路现象。空载电流与额定电流百分比超出范围很多,表示定子与转子之间的气隙可能超过允许值或定子绕组匝数太少。如果空载电流太小,表示定子绕组匝数太多或三角形联结误接成星形联结或二路接成一路等。

1.2 电动机堵转试验

电动机进行堵转(短路)试验时,电动机处于冷状态,转子堵住不转,用调压器从零值逐步升高电压,使定子绕组的电流达到额定值,此时施加于定子绕组的电压称为短路电压UK。通过电动机堵转试验,可以测取额定堵转电流和堵转转矩以及堵转损耗,能从堵转电流大小和三相平衡情况来分析判断电机定、转子绕组及定、转子所组成磁路的合理性和质量问题,能为改进设计和工艺提供有关实测数据,为故障电机查找原因和确定修理内容提供帮助。

(1)试验接线图。电动机堵转试验如图2所示,电动机堵转试验步骤如下:

图2 异步电动机堵转试验接线图

①按图2接线。按照被测电动机铭牌参数(额定电压UN、额定电流IN)要求选择电压表和电流表的量程,电动机定子绕组按铭牌要求采用星形或三角形接法。用销子将电动机转子堵住,使电动机不能旋转。②将三相交流调压器调至电压为零,接通电源开关S1,调节调压器的输出,使电压达到0.4UN,然后逐步降低。③选取间隔均匀的电压值,记录5~6组每一电压值UKL对应时刻的转子堵转电流IKL和定子输入功率PK于表2中。④测量完后,将调压器退至零,再拔出堵转的销子。

(2)试验注意事项:①试验前被试电动机转子必须可靠堵住不旋转。②试验时为使被试电动机堵转电流不致过大,需要在降低电压下进行,一般从U1=0.4UN开始,然后逐步降低电压。③试验时为避免被试电动机定子绕组过热,影响试验的准确性,试验连续时间不要超过10s。

(3)试验数据分析。电动机做堵转(短路)试验时,如果测得的短路电流过小,则可能是由于转子电阻、电抗增大所致。其原因有电动机气隙增大、焊接脱焊、铸铝转子有缺陷等。如果测得的短路电流过大,则可能是由于转子电抗减小造成的,如线圈匝数较少,线圈尺寸缩小,气隙过大,定、转子铁心未对齐等。上述2种情况对电动机的运行均不利。只有短路电流和短路电压在规定范围以内,电动机才能正常运转。

如果三相短路电流不平衡,则表示有定子绕组短路、接错或转子绕组断路等现象。

短路电压过高,表示匝数过多,漏抗太大。这时电动机表现为空载电流小,启动电流和启动转矩也过小,过载能力差。反之,短路电压过低,表示匝数太少,漏抗太少。这时电动机表现为空载电流大,启动电流大,损耗大,功率因数和效率均不合格,温升高,功率不足。

本文来源:电动机空载和堵转试验及分析

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