三相永磁同步電動機檢測技術研究

唐晗翔 文弋 曾立英 蘇邦偉

摘要：三相永磁同步電機與傳統三相異步電機相比較，具有效率高、功率因數高、動態響應強等特點，已經應用于各行各業中，發揮巨大的經濟效益。而對三相永磁同步電動機進行準確、有效檢測成為保證永磁電機發揮效能的關鍵，本文立足于從永磁電機檢測環境、檢測設備、檢測步驟、檢測方法等方面進行研究分析，為更快、更有效檢測三相永磁同步電動機提供一定的理論依據。

關鍵詞：永磁同步電機;檢測;技術

0? 引言

為保證三相永磁同步電機符合國家標準，需要對三相永磁同步電動機進行全方面的檢測，包括實驗設備的選擇、實驗前的檢查、冷態下繞組直流電阻測定、絕緣電阻測量、效率測定、溫升試驗、噪聲與振動測定等，可以說，每一個檢測參數都對三相永磁同步電動機的性能好壞都有決定性的影響。

1? 測量場所、測量設備選用要求

1.1 測量場所

電壓波形：試驗電源諧波電壓因素要小于等于0.02，在進行熱試驗時應不超過0.015;電壓對稱性：三相電壓系統負序分量和零序分量不超過正序分量的1%，熱試驗時電壓系統負序分量不超過正序分量的0.5%;頻率偏差：電源頻率應在規定頻率的±0.3%范圍內。

1.2 測量設備

影響儀器測量準確度的因數有：①信號源負載;②引接線校正;③儀器的量程、使用條件和校準，因此，盡量按實際讀數的需要，選擇低量程儀表。對于電量測量儀器，準確度不應低于0.5級，用B法測量效率時，儀器的準確度不應低于0.2級，同時要采取措施防止干擾;采用B法測電機效率時，轉矩測量儀的準確度不應低于0.2級;轉速表的測量誤差應在±1r/min以內，頻率表的準確度不應低于0.1級;直流電阻儀的準確度不應低于0.2級，溫度測量儀的最大允許誤差±1℃。

2? 絕緣電阻、冷態下繞組直流電阻測定

2.1 絕緣電阻測量

測量電動機絕緣電阻時，應按電機的額定電壓選用兆歐表，應分別在電機冷態和熱態下分別測量絕緣電阻。測量時，如果各相繞組的的始末端均引出機殼外，則分別測量每相繞組對機殼及其相互間的絕緣電阻，如三相繞組已經在電動機內部連接僅引出3個出現端時，則測量所有繞組對機殼的絕緣電阻，測完后繞組對地放電。

2.2 冷態下繞組直流電阻測定

首先電機應在室內放置一段時間，然后用溫度計測量繞組溫度，測得繞組溫度與冷卻介質溫度之差在2K以內。然后用雙臂電橋或單臂電橋測量電阻，電阻很小時，必須采用能消除測量導線和接觸電阻影響的儀器測量。測量時，電動機轉子靜止不動，定子端電阻應在電機的出線端上測量，每一電阻測量3次，每次的讀數與3次平均值之差應在平均值的±0.5%范圍內，取其算術平均值作為電阻值。

3? 熱試驗測定

①熱試驗前，對永磁同步電動機的皮帶、皮帶輪及其他機械產生的氣流應予阻擋和防護，因為微熱的氣流足以使熱試驗的結果產生很大的偏差。

②溫度測量有三種方法：溫度計法、電阻法、埋置檢溫計法。三種方法各有優缺點，其中繞組測溫以電阻法最為常見;溫度測量的部位主要有定子線圈、定子鐵心、環境溫度、基座溫度、軸承、冷卻介質。

③熱試驗方法宜采用直接負載法，在發熱的初始階段，為了縮短試驗時間，電機在預熱階段可以適當過載（20-50%），熱試驗應在額定頻率、額定電壓、額定功率下進行，試驗時被試電機保持額定負載，每隔30min記錄被試電機電壓U、電流I1、輸入功率P1、頻率f、轉速n、轉矩Td、繞組溫度θn及定子鐵心、軸承和周圍冷卻介質的溫度θa，進行直到相隔30min內溫度變化在1K以內，熱試驗才停止。

④溫升計算：當電機用周圍空氣冷卻時，溫升就是被試電機繞組的溫度減去環境溫度，如電機是用遠處或冷卻器的空氣通風冷卻，溫升就是被試電機繞組溫度減去進入電機空氣的溫度。

4? 負載試驗

①為了確定電機的效率、功率因數、轉速和電流必須進行負載試驗，負載試驗時，負載機械與電機軸線對中并保證安全，讀數順序是先讀最大負載的讀數，然后讀取低負載的讀數。

②負載試驗應在額定電壓、額定頻率下進行，定子繞組溫度與額定熱負載試驗測得溫度之差不應超過5℃，要用測功機或者陪試機給電動機加負載，取六個負載點加載，四個負載點大致均勻分布在不小于25-100%額定負載之間，在100-150%額定負載之間取2個負載點。電機加負載的過程從最大負載開始，逐步按順序降低到最小負載，試驗宜盡可能快進行，以減少試驗過程之中電機溫度變化。

③以下是三相永磁同步電動機型號為TYCKS500-6，額定電壓：10000V，額定功率：560kW，額定電流：34.26A額定頻率：50Hz的負載特性試驗記錄以供參考。（表1）

5? 空載試驗

①空載試驗應在負載試驗后進行，讀取記錄數據之前輸入功率應穩定，輸入功率相隔30min的兩個讀數之差應不大于前一個讀數的3%。

②被試電動機電壓變化范圍從125%的額定電壓開始逐步降低，包括100%額定電壓點，隨著電壓降低，電流逐漸減小，當電流出現拐點后，應繼續降低電壓，直至電流回升到超過100%額定電壓時電流值出現。取10-12個電壓點，均勻分布。并每個電壓點測取I0、P0、U0、θ0、R0。

③鐵耗和風摩耗的確定：空載輸入功率P0是電動機空載運行的總損耗，由P0減去試驗溫度下定子I2R損耗，得到鐵耗和風磨耗之和P0′，即P0′=P0-I2R。

6? 效率和各項損耗的確定

①效率試驗的確定方法有多種，只要符合相關標準或協議即可，推薦采用B法。

②效率常用同一單位表示的輸出功率和輸入功率之比的百分數表示，輸入功率P1、輸出功率P2、總損耗∑P，效率η=1-∑P/P1，總損耗∑P包含定子繞組在規定溫度下的Pcu1S、鐵耗Pfe、風摩耗Pfw、負載雜散損耗Ps。

7? 結論

隨著電機技術的提升，三相永磁同步電動機發展呈現大功率、高效率、專用化特點，對三相永磁同步電機的檢測也提出了更高的要求，檢測設備的范圍要廣、精度要高，檢測方法和檢測標準也要及時跟進符合發展要求，檢測人員的素質也要提升，只要這樣才能提升永磁同步電機檢測技術能力，更好的為永磁電機事業發展提供優質的服務。

參考文獻：

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