電機制造中檢測技術及設備的應用

劉春雷

（佳木斯電機股份有限公司，黑龍江 佳木斯 154002）

1 電機檢測技術與設備面臨的現狀

二十世紀八十年代早期，為適應測試過程中電壓、電流、功率等各種性能指標的需要，采用指針型的數字式儀器，可同時對三相電量進行實時檢測，且精度高。針對以上問題，目前已有許多學者對各類智能儀表進行了深入探索以及探究，以適應不同情況下的電動機檢測自身基本要求。這些智能儀表均基于仿真線路[1]，不過現在有了電子學，由于單片機技術的發展及推廣，使這一傳統的智能儀表能夠實時監控直流電壓。到了2000 年，采用16/32 位 DSP 核心的 DSP 技術，使A/D 采樣速率和運算速率有了很大的提高，并能更好地采集到更多的實時數據，保證了對多個諧波、暫態信號的分析和處理，目前的檢測精度和穩定性都有了很大的提高。因此，在大部分中小電機公司中都能廣泛應用。國內大部分采用靜態變頻實驗電源，外加特殊的濾波電路，在3～250 Hz 的頻響范圍內，THD 大于1，可以獨立調節頻率和電壓，在空載和重疊頻率測試中，還具有無功補償功能，負載時具有補償功能，因此，受到廣大客戶的一致好評，現已經在很多電機生產廠家中得到應用。

在2006 年年初，國際委員會制訂《電機節能等級》，把電機的節能分為IE1～IE4，美國和加拿大的IE2 節能水平（也就是強制性標準）；而在國外，對電機的效率要求比IE1-IE2 更高[2]。

2 電機制造中的主要檢測技術與設備

2.1 部件的效能檢驗

由于電動機總成的大小不一，其測試手段也不盡相同，通常是通過性能測試（例如半產品測試）、類型測試、功能測試等。也就是在裝置出廠后，其性能必須由合適的測試方法來完成，而在批量制造過程中，其性能的檢驗只能依靠半成品測試來完成；如果生產的裝置數量很小，需要進行特定的性能測試，就需要進行類型的測試。此外，通過幾種特定的檢測手段，例如：破壞性的物理實驗（DPA）、EMC 實驗等。文章就目前常用的一些測試手段進行了討論和剖析，上述三種測試方式的應用需要使用以下設備：

首先，RDC2512 測試機包括了線圈、轉子以及其他測試，以及線圈的隔離效果、電流均衡以及抗壓特性。其次，在實際應用中，還需要對電力系統如電線與電動機等電器的絕緣電阻進行檢測。在此基礎上，對電機的工作機理進行了理論的研究，從而得出了電機的阻抗量。通過測量，可以判斷出有無問題。通過對測試的數據進行測試，可以判定電動機線圈的各項指標是否滿足電線的要求，從而判定電動機的工作狀態。首先，采用RDC25A 測試機進行檢測，由于它的阻抗特性很小，因此能取得很好的檢測結果。

其次，在 PVT 和 RZJ 兩種型號的試驗機中，PVT型測試儀可以測量電動機的耐壓性能，只需一根導線即可實現，試驗者可以自行設定試驗的時限。但是這種檢測設備不可能同時滿足兩種不同的檢測需求，因此只能選擇一種。RZJ 與 PVT 兩種型號在實際應用中存在著不同的問題，造成了很大的誤差。RZJ 型測試儀是利用測試電動機在運轉中的匝間短路時的電阻不平衡來判定裝置是否存在問題，它的探測原則是簡便的，而且波形較好。

2.2 在線檢測電動機扭矩的技術

在當今社會的長期發展趨勢下，電動機的轉矩在線監控技術在機床制造中得到了廣泛的應用，而隨著電機制造技術的進步，數控機床的精密化、自動化的發展，對高負荷運行的要求也隨之提高。通過對電動機轉矩的在線監控，可以對電動機的工作狀態進行實時監控，并對故障進行及時診斷和解決。但是，在使用電動機轉矩的在線監測技術中[3]，存在著大量的投入、效益不高的問題，而且這種技術非常的復雜，需要的設備和資金也非常雄厚。因此，如何對電動機的轉矩進行實時、準確的在線監測一直是一個迫切需要解決的問題。

2.3 電機方位檢測技術

電機在運行后，轉子的定向精度直接影響到電機的正常工作，直接關系到是否接收到信號或接收到的信號是否準確。轉子探測技術正是針對此問題而發展起來的。轉子在運轉中會出現多種故障，并能用傳感器對其進行監測。之后又使用了電磁渦流位移儀、霍爾元件等。隨著科技水平的提高，采用磁粉檢測法對電動機線圈匝間短路進行了檢測。傳感器檢測技術因其操作簡便，在工廠、企業中得到了廣泛的應用。但是，在隨后的應用中，也出現了許多技術問題。在現代科技的飛速發展中，傳統的測量手段已不能滿足現代社會的需求，于是，一種新的檢測方法——智能檢測技術成為研究的熱點。由于該方法穩定性差，抗干擾能力差，無法準確判斷被測對象的起動方向，同時存在著一定的風險，不符合該方法的標準和需求。隨著時間的推移，隨著智能檢測技術的發展，其識別率越來越高，越來越成為電機檢測的發展趨勢。

2.4 半成品試驗

半成品檢驗內容有：三相繞組的安裝、三相電流均衡試驗、轉子校驗、線圈與外殼的絕緣檢測等。測量內容有：測量線圈電阻、繞組直流電阻和繞組之間的撞擊電勢等。RDC25 型直流低阻試驗機是一種具有操作簡單、測量精度高的新型智能化儀表，尤其適合于測量電阻率較高的線材和導線。文章對RDC2511-1電動機絕緣電阻試驗器的使用和注意的問題進行了較為詳盡的闡述，以期為廣大用戶提供參考。工頻電壓測量儀器是一種適用于交流電動機和變壓器工頻電壓的測量儀器；檢測過程中會生成很多的檢測結果，作為判定故障和檢測電流的主要基礎。

3 電機制造中檢測技術與設備的實際應用

目前，應針對電動機的型號和生產規模，采取不同的試驗方法，不斷完善電動機部件的性能檢測技術；通過對檢測、半成品的檢測等方法，進一步提高了電機生產設備的使用質量。在各種測試方法中，RDC25A是最常用的一種。電動機的測試一般都是采用半成品、轉子試驗、繞組試驗等方法來判定電動機的耐壓性能和絕緣性能。此外，電機的可靠性和安全性也是必不可少的，這是保證電機安全工作的唯一方法。所以，做好電機的試驗是非常必要的。電動機測試時，還要對電動機的電氣設備、電纜的絕緣電阻、電動機的測試等進行測試[4]，并根據測試的結果來判定電動機的繞阻參數和接地規范，再掌握電動機的工作狀況。

在電動機的生產試驗中，DK300 檢測器也是一種新型的檢測器，即數字電參數檢測器，能夠精確地測量馬達的電力、電阻、電壓，具有獨特的應用優勢；這種儀器可以方便地應用于檢測技術，并且具有很好的自動識別能力，檢測的效果非常好。同時，由于其穩定可靠，在各種電動機的制造工藝中得到了廣泛的應用。在實踐中，本系統也能為有關工作人員提供一定的輔助功能。本裝置主要用于 RZJ、PVT 型電動機的生產試驗，RZJ 型電動機繞組線圈之間存在著很大的阻抗不平衡，從而導致電動機出現故障；通過對其波形的分析，可以判定電動機的工作狀態；而 PVT 型三相電動機的耐壓系數是測量其耐壓系數的重要指標，并且能夠自行設定檢測時間。

在電動機的檢測技術和設備應用中，半成品的檢測技術很關鍵。在進行自動變換時，必須對所測的電阻器進行檢測，并進行相應的報警量，以減少試驗的次數；在對電動機線圈的 DC 電阻進行測試時，通過對其 DC 電阻的測量，可以很好地理解被測試線圈的實際匝數和連接模式。采用直流電阻探測器對電動機進行測試時，必須結合具體的工況選用適當的測試手段，以保證線圈電阻和線阻的精度，保證測試的可靠性和精度。

在應用電動機的檢測技術的時候，還可以采用數字式電氣參數測量裝置，實現對裝置的電力、電流、電壓等操作指標的準確測量，并能實現對電動機的堵塞狀態和啟動過程的實時監測；并實時地采集電動機的電壓波形。而傳統的電動機測試技術由于其自身的缺陷，已遠遠不能適應當今時代的發展。為了提高生產的效率，改善產品的品質，必須應用自動控制技術，這就是目前電動機測試技術的發展方向。隨著科技的進步，PLC 的產品已經被廣泛運用到了工業自動化和電動機生產中，并能夠對其進行實時的監控和監控，從而使得傳統的分散型電動機的測試向集成化、智能化發展。

在電動機生產中，其測試技術與設備均采用了類型測試技術，通過該技術可以有效地獲得電動機各個方面的性能指標。采用類型測試技術，可以保證電動機設備的加工品質。該測試方法包括三大類：

第一類是靜態功率測試，該測試系統采用了先進的自動控制技術和電力電子學技術，能夠對各類電氣儀器進行測試，改善整個測試系統的控制效果和良好的人機接口；利用專用的母線構造，實現對直流設備的能量回饋與補償；另外兩種測試方式分別是：交流發電機和電機測試設備。

第二類是傳統測試體系，其主要包括調壓器和發電機供電，其中一種是直接耗能，一種是負荷。由于電動機的研制和測試技術的進步，使得常規的檢驗測試技術無法適應這種要求，從而使產品能夠批量生產，使檢驗測試與出廠測試同時進行；這就需要對電動機的最終產品進行性能檢測，其中包括：無負載的直流電阻和無負載的測試。在進行測試之前，必須采用數據處理系統軟件來實現測試的供電；該儀器用于檢測電動機的各種性能指標，能夠按照各種規范的要求，自行研制一套或多套檢測裝置，使多個電動機同時檢測，并能達到預定的試驗目的。

4 檢測技術與設備自身優缺點比對

最常見的有三種檢測技術：一是簡單的檢驗試驗。二是實地考察。三是電腦技術。該技術可以快速地判定機械和儀器的工作狀態，而且還會做出一些調整。該檢測算法可以實現多個電腦的并行處理，大大地加快了工作速度。該設備適用于多種規格的散貨。主要內容有：對直流電阻、絕緣電阻等各項指標進行檢測，而且經過了所有的測試。因可在檢查儀器上預先設定各項指標和相關的指標，故能在較快的時候，對大部分機械和設備的特殊情況進行了解和掌握，也就是對電機的最終驗收。

本實用新型是一種用于檢測各類電機部件或部件的半成品試驗的儀器和方法。本文主要研究了一種利用計算機視覺技術進行在線檢測的方法。本系統基于CT 圖像，采用了模式識別和人工智能的方法，實現了零件的自動識別和分類。最后，對試驗結果進行了分析。該裝置顯著地提高了機械檢驗過程的智能化程度，并可有效地保證電動機的制造品質。

類型檢測是一項新技術，它是通過對被測電動機在一定的規范條件下進行檢測來判斷其是否符合要求，有許多類型的類型測試。其優勢在于，不需要太多的測試環境，易于實施；其不利之處是，測量時不能排除噪聲。自動化程度高，速度快，精度高；由于其成本低廉，性能穩定，負載穩定性好，對噪聲不敏感，因此得到了廣泛的應用，但是其頻率調節范圍也很大。文中還介紹了幾種常用的測試方式，并對它們進行了對比和分析，從中選出了一種適合的測試方法[5]。

5 電機制造中檢測技術與設備實際應用的未來方向

通過采用一種新的檢測裝置，并結合了電動機的轉矩在線監控技術，取得了較好的結果。在電動機的生產中，采用了在線監測技術，既能對電動機進行有效的監視，又能對電動機的運行情況進行實時采集。隨著技術的發展，技術的優化變得越來越重要，可以最大限度地發揮出探測的功能，從而大大提高了測試的效率。[6]

6 結論

總而言之，電動機的檢測是確保電動機生產質量的關鍵，也是電動機設計者的重要實驗依據，因此必須不斷地對其應用進行深入的分析與研究，使其能夠適應實際的測試要求；雖然目前國內的電動機測試技術還不成熟，但是我相信，如果我們的工程師能夠不斷地進行實驗研究，并借鑒國外發達國家的技術；未來，必然會使檢測技術向智能化、一體化方向發展，進而提高我國電動機的工作效率，提高企業的經濟效益。