電動機性能測試探討與實踐

王永昌

摘要：本文結合唐山開灤林西礦業有限公司研制的電動機試驗臺，介紹了使用單片機對電動機進行測試的原理、方法，并提出了根據測試的結果，如何判斷電動機的性能，以便于提高檢修質量。

關鍵詞：電動機 性能測試

1 問題的提出

電動機在煤礦企業應用十分廣泛，大部分都是160kW以下的中小型電動機。在煤礦，電動機燒損率非常高，經常影響正常生產。我公司在用各類電動機2800臺，每年燒損240臺次，造成直接經濟損失500多萬元。為此，我們研制了電動機單片機試驗臺，利用單片機技術和傳感技術，完成數據采集和處理，并且給電動機施加模擬負載，全面測試電動機性能。

2 工作原理

如圖1所示，該試驗臺采用一臺直流發電機做為被測電動機的模擬負載，通過A/D轉換將電動機的電壓、電流、功率、絕緣電阻、直流電阻、溫度等參數送入單片機進行處理，單片機輸出的指令、數據由D/A轉換成模擬量，通過可控硅電路，控制發電機的激磁電流，從而調整電動機負載大小，形成一個閉環控制系統。整個試驗過程由單片機自動控制。試驗完成后，打印試驗結果。

3 測試方法

3.1 絕緣電阻測定 采用數字式絕緣電阻測試儀，分別測各相繞組對機殼的絕緣電阻，并輸入單片機與標準值進行比較，判斷是否合格，對測試結果進行保存。電動機在基準工作溫度（A、B、E級絕緣的基準溫度為75℃，F、H級絕緣的基準溫度為115℃）下，絕緣電阻的標準值為：

在測量絕緣電阻時，應測量繞組溫度。電動機的絕緣電阻隨溫度的升高而降低，不同絕緣結構的繞組，具有不同的溫度系數，對A、B級絕緣的電動機，按下式計算：

3.2 直流電阻測量 ①繞組的直流電阻，可以檢查三相繞組有無短路、開焊、接線錯誤等問題，還可以利用導體直流電阻隨溫度升高而增加的特性，與已知溫度下的電阻值相比較，測出繞組的平均溫升。②繞組的電阻測量，采用數字式電流、電壓表法測量。由單片機提供穩定的直流電源，以確保數據的準確。③電動機三相繞組不能拆開作分相直流電阻測量時，可以測量三個出線端之間的直流電阻Rab、Rbc、Rca，以求出各相電阻Ra、Rb、Rc的值。

對Y接線電動機

④異步電動機各相繞組直流電阻與平均值之差，不應超過平均值的1～2.5%。

3.3 空載試驗 ①檢修后做空載電流和空載損耗測定，即測定額定電壓時的空載電流和空載損耗，以檢查三相電流大小及平衡度。②電動機送電后，在額定電壓下運轉30min，使損耗達到穩定狀態，取電流值I0和功率值P0即為空載電流和空載損耗。③異步電動機在額定電壓下的空載電流為額定電流的20～50%，空載損耗為額定功率的3～8%。空載損耗P0包括銅損Pcu、鐵損PFe及機械損耗PM。

3.4 工頻耐壓試驗 ①工頻耐壓試驗是鑒定電氣設備絕緣強度的有效方法。由于交流耐壓試驗所用的電壓高，對絕緣來講是一種破壞性試驗，因此，在進行交流耐壓試驗前，電動機應先檢查、烘干及絕緣測定，合格后才能進行試驗。②電動機經過工頻耐壓試驗，在規定的持續時間內，絕緣未被擊穿為合格；繞組出現局部發熱或絕緣電阻較耐壓試驗前下降30%以上者，應找出原因處理后，再進行試驗；若由于溫度、表面臟污等影響引起表面爬電、放電時，應進行清潔、干燥處理后進行試驗。

3.5 功率測試 經過以上測試無問題后，進行功率測試，以檢驗電動機的輸出功率大小。采用一臺發電機做為被測電動機的模擬負載，負載大小有單片機控制發電機的激磁電流來實現，可控硅調壓的目的是調節發電機激磁電流大小，從而改變電動機的負載。可控硅的控制電壓由單板機控制，單板機輸出數字信號，通過數模轉換電路D/A板變成模擬信號調整可控硅控制電壓，改變可控硅的導通角，實現調壓的目的。D/A板輸出電壓范圍是0-5V，由程序控制。

4 程序的編寫

程序采用匯編語言編寫，由于匯編語言無需編譯，提高了執行速度，非常適用于工業控制。

5 結束語

該試驗臺投入使用后，效果很好。一是電動機檢修后經過性能測試，可以發現檢修中存在的各種問題，便于及時處理，提高了檢修質量，保證了出廠合格率。二是隨著電動機的使用年限的增加，經過多次大修后，電動機功率不斷下降，通過對電動機功率測試，掌握每臺電動機的實際功率，這樣就可以根據電動機的實測功率合理使用，功率下降較多的就降容使用，用在負荷較小的場所。

參考文獻：

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