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電機性能測試系統

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實現電機研發,出廠檢測,產品質量把關,

一、概述電機檢測技術發展

科學技術的不斷發展對產品的質量提出越來越高的要求,現在企業的發展科技創新至關重要。比如電機行業,伺服電機越來越朝著大功率、大力矩、高轉速、動態響應好、機械特性好等要求發展。隨著國家戰略發展的要求,航空工業發動機在未來的幾年之內實現國產化,提高核心競爭力。再者,隨著新能源領域的發展純電動自行車及純電動汽車也實現快速發展,電動車行業利用高效率電機(永磁同步電機、無刷電機)和驅動器來是實現節能環保的效果。同樣社會在發展,特別是電機新技術不斷的更新。對電機檢測儀器要求也越來越高!電機檢測包括電機定子測試、電機生產線快速測試、電機出廠測試、電機性能測試,要求對電機定子測試系統快速,智能化程度高;對電機出廠測試系統的整體測試精度要高,智能化程度高;電機性能測試是全面的分析電機綜合性能指標。所以電機檢測儀器技術也要不斷的更重新與發展,才能滿足時代的需求!

二、測功機配套及使用場合:
1、配套設備:
(1) 簡單配置:電參數(單相、三相、直流)、測功機控制儀、測功機、夾具

(2)完整配置:測功機動態控制儀、測功機控制儀、單三相直流電參數儀、交流變頻電源/直流電源、夾具、工控機顯示器、控制操作台 
2、測功機選擇及適用場合 
磁滯測功機 
(1) 磁滯測功機由帶齒極定子、空心磁滯杯轉子、激磁線圖、支架、底板等組成,當磁滯測功機內部線圈通過電流時產生磁力線,並形成磁迴路二產生轉矩,改變勵磁電流即可改變負載力矩。
(2) 適用於中小力矩而轉速較高的電機測試,如非同步電機、小功率直流電機、串激電機及電動工具行業等。 
磁粉測功機 
(1) 磁粉測功機是由定子、實心轉子、激磁線圈、磁粉介質、支架、底板等組成,當磁粉測功機內部線圈通過電流時產生磁場,使內部磁粉按磁力線排成磁鏈,由磁粉鏈產生拉力變為阻止轉子旋轉的阻力,該力即為負載力矩。改變激磁電流即可改變負載力矩。 
(2) 適用於大力矩而轉速較低的場合。如起動電機恆力矩帶載起動、非同步電動機、直流減速電機及造紙、紡織等行業使用的恆張力控制等。 
電渦流測功機 
(1) 電渦流測功機由感應子(轉子)、電樞及勵磁繞組、轉矩、轉速感測器、底板等組成,當感應子被電動機驅動旋轉時,氣隙磁通密度隨感應子的旋轉而發生周期性變化。因此,在渦流環表面及一定深度內感生渦流電動勢,併產生渦流,該渦流所產生的磁場又與氣隙磁場相互作用,產生制動力矩。改變定子的勵磁電流,可以調節被測動力機械的轉矩。 
(2) 適用於高轉速、大功率動力機械的轉矩和功率測量,尤其適用於動力機械的模擬壽命試驗及溫升試驗,如串激電機、電動工具及大功率電機。 
3、應用場合:
(1)測功機也稱測功器,主要用於測試發動機的功率,也可作為齒輪箱、減速機、變速箱的載入設備,用於測試它們的傳遞功率。
(2)單相非同步電機(洗衣機電機、油煙機電機、風扇電機、空調電機、壓縮機電機)、罩極電機、直流電機、串極電機、電動工具、三相電機、同步電機、調速電機、步進電機、雨刮器電機、搖窗電機、汽車暖風電機、摩托車起動電機、輪轂電機、差數電機等。

三、測功機的選擇要素及注意事項

(一)、 在交直流電機和電動工具試驗中,常常使用到測功機這種測試設備,測功機主要測試電機的轉矩、轉速、輸出功率。

但是不是每一台測功機都能滿足所有的電機測試要求的,主要考慮三個方面的因素:

第一,扭矩測試範圍,測功機的轉矩通常是不能超過的最大轉矩值,如果短時內即把試驗全部完成,一般不會有太大的題。

第二,轉速測試範圍,測功機的轉速通常是不能超過的承受的最大轉速,如果長時間超速使用會大大縮短測功機的使用壽命,特別是機械磨損。

第三,測功機上通常所標的功率是指測功機所能吸收的功率,因為一般的測功機(磁滯、磁粉、電渦流測功機是靠吸收熱量達到能量的消耗)即被測交直流電機或電動工具的輸出功率。嚴格地來說,這個指標也是不能超過的,否則測功機很容易就會因為熱量散不出去被燒壞; 

(二)、測功機的選擇要不但要滿足轉速、轉矩、功率三個主要技術指標,還要看看是不是符合測試的具體要求,一般電機都需要測試空載轉速、空載損耗、堵轉轉矩等參數,也是需要著重考慮的! 
(三)、在測功機的選擇時,最好電機所有的測試數據都在測功機性能參數的30%~90%之間。因為測功機在這個區間的測試精度是最有保證的,主要分三個部分:測功機機械部分、轉速轉矩感測器精度範圍、轉速轉矩功率測量儀顯示精度。 
(四)、通常用到的測功機主要有以下的分類:磁滯測功機、磁粉測功機、非同步測功機(電力測功機)、渦流測功機及不太常用的測功機(永磁同步電機、伺服電機等)。
測功機按能達到的轉速高低排序為:渦流測功機、非同步測功機、磁滯測功機、磁粉測功機;

(1)渦流測功機、非同步測功機不能將電機或電動工具做到堵轉,但其轉速上限卻很高,通常20000~30000RPM;轉矩也可以做到很大。

(2)磁滯測功機轉速一般為20000轉以下,但其可以做到堵轉,不過功率不太大;轉矩一般為20Nm以下。

(3)磁粉測功機的轉速較低,通常1500~5000RPM,但轉矩可以做大,電機也可以做到堵轉。 

  (五)、通常非同步測功機不需要水冷卻,僅風冷即可;渦流測功機、磁滯測功機、磁粉測功機則需要水冷和風冷同時進行,也有些小功率的磁滯測功機不需要水冷也能滿足測試要求;測功機在使用過程中,一定要開啟冷卻功能。

四、測功機系統功能介紹:
1. 主要性能:
(1) 測試數據均數字顯示並可送到微機,採樣、畫曲線和列印;
(2) 採用高精度負載感測器;穩定性好,使用壽命長等特點;
(3) 整機靈敏度高,負載轉矩穩定性和測試重複性好;
(4) 僅調節勵磁電流便可控制負載的大小
(5) 軟體操作簡單易學,並可實現手動、自動、定點等測試方式。
(6)電量測試儀具有多檔量程(自動切換)滿足大功率電機和小功率電機的測試
(7) 三維調節台可方便安裝電機,實現快速裝夾。(供選擇)
2 、系統功能:
  (1) 可以電腦上控制電機的開關操作;
  (2) 系統具有手動、自動測試方式(此方式可不聯接電腦操作)全部過程可在控制柜上的顯示控制儀上實現;數據可鎖存,以便手工記錄;
  (3) 系統具有自動測試方式:即負載根據設置自動載入,掃描電機從空載到堵轉(或設定值)的特性曲線;
  (4) 系統具有定點測試方式:即電機運行后,負載自動調節到設定值,並在設定值處穩定運行;
  (5) 測試結果:電機測試數據以報表或曲線的方式顯示,可列印保存,方便下次打開查詢曲線,曲線坐標參數(橫坐標及縱坐標)可修整
  (6) 額定扭矩實驗精度:±0.5%;轉速精度±0.2%;
  (7)  測功範圍:0.01Nm-1000Nm(客戶可根據自己的電機功率大小,選擇量程合適的測功機)

五、測功機測試軟體功能介紹:

1、測試項目:
(1)空載、負載、堵轉測試時對電流、轉矩、轉速、輸出功率進行安全值的設定,可實現自動推出限制。
(2)自動載入與手動載入測試:
A 負載測試載入速度可調:根據實際需要自行調節。
B 測試載入增量可調:可對初始載入量和增量進行設定。
(4)定點測試:可對電流、轉矩、轉速、功率進行測試。可定一個點不卸載;定多個點卸載。定點個數最多可以定5個點。定點數據可以設定。
(5)耐久測試:測試步驟1 2 3 4 5;運行方式:空載、轉矩、輸入功率、輸出功率、不測可隨意設定;每個項目下的耐久值和誤差值可隨意設定;測試時間也可以隨意設定。

2、銘牌參數:
電機型號、額定功率、額定電壓、額定轉速、客戶名稱、客戶檔案、測試人員、測試日期。
參數作為報表幫助客戶整理和分析數據。

3、曲線坐標:
(1)兩種模式,七條坐標曲線。
(2)兩種模式:轉速模式、轉矩模式。兩種模式只是對數據分析的方式。
(3)七條曲線:電壓、電流、轉速、轉矩、輸入功率、輸出功率、效率。每條曲線的最大值和顏色代表的曲線可隨意設定,方便分析數據。

4、電機參數的存儲和調用:
每一種電機的參數設定好以後可以存儲,以便下次使用和調用不需要重新去設定。

5、測試界面:
測試界面可以實時顯示測試的瞬時值(電壓、電流、轉速、轉矩、輸入功率、輸出功率、效率),並可以間按一定的時間(隨意設定)採集數據。同時在測試過程中曲線自動繪製。更好的監控測試的過程。

6、報表分析:
(1)整個測試過程的曲線圖(電壓、電流、轉速、轉矩、輸入功率、輸出功率、效率)
(2)銘牌參數值
(3)關鍵點電機性能分析
空載點:電流值和轉速值
最大轉矩點:轉矩值、轉速值、電流值、輸出功率值、效率值
最大輸出功率點:轉矩值、轉速值、電流值、輸出功率值、效率值
最高效率值:轉矩值、轉速值、電流值、輸出功率值、效率值

六、電機故障分析與總結

電機是社會發展的動力驅動來源,電機技術的發展越來越朝著高效率、可靠性、低成本的方向發展!

電機種類很多,大體分為直流電機、交流電機。電機種類很多,使用場合不同。

無論是哪種電機在使用過程中都會出現各種不同現象的故障,故障又分為機械部分和電氣兩大類。下面將詳細的分析故障原因及現象。

電機故障的53%來源於機械部分,如軸承故障,不平衡,鬆動等。47%來源於電氣部分,這其中有10%源於轉子(鑄件缺陷導致的不平衡氣隙、段條等;37%源於定子繞組。)

引起故障的外在因數:24%過載、17%潮濕、20%潤滑不良、1%化學污染、5%粉塵顆粒、10%單相運行、12%軸承失效、5%絕緣老化、6%其他。

動態電氣測試:

電壓表、安培表、功率表、數據採集器、電源質量分析儀、動態效率儀、

動態機械測試:

紅外分析

振動分析

噪音分析

靜態電氣測試:

歐姆表、毫歐表

絕緣電阻計

高壓絕緣測試儀

lcr測試儀

常規診斷測試方法:絕緣電阻測試

電機絕緣測試一直是電機檢測中重要一環,繞組對地絕緣狀態決定了其運轉中的安全狀態。

工作電壓小於1000   測試電壓500V

工作電壓大於1000小於2500   測試電壓500-1000

工作電壓大於2501小於5000   測試1000-2500 

  常規診斷方法-高壓衝擊對比試驗

1、又稱匝間耐壓試驗:用於電機製造與維修的最後一項測試。

2、原理產生一系列快速脈衝,測試比較電流的逐級衰減波形。

3、可以發現許多潛在的故障,如匝間絕緣等。

4、同樣會導致一個潛在的危機:發現薄弱環節同時,可能導致電弧放電,進一步弱化絕緣,導致絕緣壽命降低甚至擊穿。 

 過以上現象的分析與判斷可以幫助客戶選購電機測試系統對電機電氣部分進行重點測試,通過電機測試儀器反應電氣絕緣程度的好壞。

針對機械部分的檢測可以通過測功機對電機電壓、電流、功率、轉速、轉矩、效率等參數進行測試。能夠綜合的反應機械和電氣兩個部分的故障。

如果純粹的對電機機械部分檢測可以通過動平衡進行測試與校正!

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