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三相同步电机试验方法

1主题内容与适用范围

本标准规定了三相同步电机的试验方法。

本标准适用于额定功率为1 kW(kVA)及以上的同步电动机(发电机)和同步调相机,不适用于静 止变频电源供电的同步电动机及无直流励磁绕组的同步电机,如永磁电机、磁阻式电机等。

检査试验和型式试验所需进行的项目应按GB 755及各类型电机标准的规定。

2引用标准

GB 755旋转电机基本技术要求

gb im三相异步电动机试验方法

GB 5321用量热法测定大型交流电机的损耗及效率

GB 7409大中型同步发电机励磁系统基本技术条件

GB 10068.1旋转电机振动测定方法及限值振动测定方法

GB 10069.1旋转电机噪声测定方法及限值噪声工程测定方法

GB 1QQ69. 2旋转电机噪声测定方法及限值噪声简易测定方法

GB 10585中小型同步电机励磁系统基本技术要求

JB/Z 293交流髙压电机定子绕组匝间绝缘试验规范

JB/Z 294交流低压电机散嵌线绕组匝间绝缘试验方法

JB/T 6227氢冷电机密封性检验方法及评定

1  试验准备

试验时,采用的电气测量仪器、仪表的准确度应不低于0.5级(兆欧表除外),测量三相功率时允许 采用准确度为1. 0级的三相瓦特表。测量温度时,允许采用误差为士ir的温度计。

试验前被试电机应处于正常状态,接线正确,设备及导线应符合试验要求。

4各项试验

本章规定的试验方法是除以下各章试验项目外的其他项目试验的方法。

4-1绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定 4-1-1测量时电机的状态

测量电机绕组的绝缘电阻时应分别在电机实际冷状态和热状态(或温升试验后)下进行。

.检查试验时,如无其他规定,则绕组对机壳及绕组相互间的绝缘电阻仅在冷状态下测量。

1993-12-01 实施

文本框: 1993-12-01 实施测量绝缘电阻时应测量绕组温度,但在实际冷状态下测量时可取周围介质温度作为绕组温度。

4.1.2   兆欧表的选用

国家技术监督局1993-06-2 8批准


测量绕组对机壳及绕组相互间的绝缘电阻时应根据被测绕组的额定电压按表1选择兆欧表,埋置 检温计的绝缘电阻测定用不高于250 V的兆欧表测量。

表1



被测绕组额定电压

兆欧表规格

<獅

SO.O

參0.0〜,3 300

1 us

> 3 300 * ,

K



4.1»3测量方隹

测量绕组绝缘电阻时,如果各绕组的始末端单独引出,则应分别测量各绕组对机壳及绕组相互间的 绝缘电阻,这时,所有其他绕组应同机壳作电气连接,当中性点连在一起_不易分开时 >则测量所有在 一起的绕组对机壳的绝缘电阻。

绝缘电阻测量结束后,每个回路应对接地的机壳作电气连接使其放电。

测量水内冷绕组的绝缘电阻时,应使用专用的绝缘电阻测量仪,在绝缘引水管干燥或吹干的情况 下,可用普通兆欧表测量。

不能承受兆欧表高压冲击的电器元件(如半导体整流器,半导体管及电容器等)应在测量前将其从 电路中拆除或短接。  '

测量时,在指针达到稳定后再读取数据,并记录绕组的温度。

若测量吸收比,例如吸收比私9/尽5应测得15 s和60 s时的绝缘电阻值。

4,2    绕组在实际冷状态下直流电阻的测定

4.2-     1实际冷状态下绕组温度的测定

将电机在室内放置一段时间,用温度计(或埋置检温计)测量电机绕组、铁心和环境温度,所测温度 与冷却介质温度之差应不超过2 K,对大中型电机,温度计应有与外界隔热的措施,且放置温度计的.B寸 间应不少于min。

测量电枢绕组和辅助绕组(如自励恒压发电机谐波绕组等)温度时应根据电机的:太办,在不同部位 测量绕组端部和绕组槽部的温度(如有困难时可测量铁心齿和铁心轭部表面温度),取平均值作为绕组 的冷态温度。

测量凸极式电机的励磁绕组温度时,可在绕组表面若干处直接测量温度,取其平均值作为绕组的冷 态温度。    .

测量隐极式电机的励磁绕组温度时,应测量绕组表面的温度,有困难时可用转子表面温度代替,对 大中型电机,测点应不少于三点,取其平均值作为绕组的冷态温度。

测量自励恒压发电机的励磁装置绕组(如变压器、电抗器绕组等)温度时,应用温度计测量铁心或绕 组的表面温度作为绕组的冷态温度。

、对于液体直接冷却的绕组在通液体的情况下,可在绕组进、出口处液体的温度之差不超过1 K,铁 心温度与环境温度相差不超过2 K时,取绕组进出口液体温度的平均值作为绕组的冷态温度。

4-        2-2绕组直流电阻的测定

绕组的直流电阻可用电桥法、微欧计法、电压表电流表法或者其他测量方法测量。

4-                                                                                           2.24当采用自动检测装置、数字式微欧计等仪器测量绕组的直流电阻时,通过被测绕组的试验电 流应不超过其额定电流的10%,通电时间不超过1 mm。

4-                                                                                                                                2-2-2采用电桥测量时,每一电阻应测量三次,每次应在电桥平衡破坏后重新进行测量,每次读数与 三次读取数据的平均值之差应在平均值的±0,5%范围内,取其平均值作为电阻的实际测量值。如绕组 的直流电阻在1 fl以下时*应采用有效数不低于4位的双臂电桥测量。  —

4-  % 2.3电压表电流表法

a.       低电流法接线原理如图1。图1(a)的接线适用于测量电压表内阻与被测电阻之比大于2游 时绕组的电阻,图1(b)的接线适用于测量电压表内阻与被测电阻之比小于200时绕组的电阻。

试验时,所加电流不应超过绕组额定电流的10%,通电时间不超过1 min,测量时应同时读取电流 及电压值,每一电阻至少应在三种不同电流值下进行测量,每个测量值与平均值相差应在±0.5%范围 之内,取其平均值作为电阻的实际测量值。


a.       全电流法(适用于中小型电机)试验时被测绕组通入额定电流,并保持不变,在3〜5 min内 均匀地测取5〜7点绕组电阻,然后作电阻与时间的关系曲线,如图2所示。再将曲线外推到时

间为零(即与纵轴相交),该点即为绕组实际冷状态下直流电阻值。测量时从电源开关合上到电流值调节 至额定值的时间不得超过如



4.2.2.4       测量电枢绕组时,电机的转子静止不动。绕组的各相各支路的始末端均引出时,应分别测量各

相各支路的直流电阻。

如果各相绕组在电机内部连接,那末就应在每个出线端间测量电阻,各相电阻值按下式计算:

对星形接法的绕组,如图3(a)

Ra

—及 med


...... ............ ..... 1 )

K

及med


.. ............................... (2 )


=^med

—Ru, —_—……

... .............. ...... 3 )


对三角形接法的绕组,如图3(b)

式中:和/?«»分别为出线端u与v、v与w和w与u之间测得的电 阻值(ffl,

Ra,R,和R浓分别为各相的相电阻(fi)。

(a)                                                    (b)

图3

4.2.2.5励磁绕组的直流电阻应在绕组引至集电环的接线端或集电环表面测量,自励恒压发电机励磁 装置绕组的直流电阻应在绕组的出线端上单独进行测量。

4.3     轴电压测定

被试电机应在额定电压、额定转速下空载运行。典型的测量示意图见图4,用高内阻交流电压表先 测定轴电压CA,然后将转轴一端与其轴承座短接,测另一端对柚承座的电压f/2(即油膜电压),再测该 轴承座对地的电压c/3。测点表面与电压表引线应接触良好。试验前应分别检查轴承座与金属垫片、金属 垫片与金属底座之间的绝缘电阻。




4.3     空载特性的测定 小4.1发电机法

试验时将被试电机拖动到额定转速,电枢绕组开路,励磁装置系统应断开,在他励方式下进行。 调节励磁电流,如无其他规定,应使空载电枢电压达到额定值的1. 3倍或额定励磁电流所对应的电 压值作为空载特性的起始点。然后单方向逐步减小励磁电流到零,一般应量取7〜9点(在额定电压值附 近多测几点),每点应读取三线电压,励磁电流、频率(或转速)。最后读取励磁电流为零时的剩磁电压。 如果三线电压对称,则除了在额定电压时读取三线电压外,其他各点可仅读取任一线电压值。

试验时频率f与额定频率A有差异时,电枢空载电压按下式进行折算:


式中:U—试验时测得的空载电压(三相平均值),V;

U,-折算到额定频率时的空载电压,V。

关系曲线c/9=/af)即为所求的空载特性曲线,若空载特性试验中剩磁电压较高,则应对空载特今 曲线进行修正,即将特性曲线的直线部分延长与横轴相交,交点的横坐标绝对值A/f为修正值。然后在 所有试验测得的励磁电流数据上加上此值(A/f),即可得到被修正的曲线,该曲线的直线部分及其延长 线通常称为气隙线,见图5。当空载特性曲线下半部无明显直线部分时,气隙线的计算求法见附录D(补 充件)。



.4.2电动机法

被试电机接到额定频率,电压可调的实际对称的稳定电源上,使电机在他励方式下作空载运行。 调节电源电压,并相应调节被试电机的励磁电流,使电枢电流最小(此时电机的功率因数为1.0,按 二瓦计接法的两只功率表读数相等,方向相同)。

如无其他规定,试验应从电枢额定电压的1.3倍开始,调节端电压及励磁电流,直至电机不致于失 步的最低电压时为止,在整个过程中读取7〜9点,每点应读取外施电压、励磁电流和频率(或转速)。

如果三线电压对称,则除在额定电压时读取三线电压外,其他各点可仅读一线电压。

若试验时的频率与额定频率有差异,则空载电枢电压按公式(7〉进行修正。

4.4.3对于1 ooo kv • A以下的同步电机,在检查试验中可仅量取额定电压时的励磁电流。

4.3    稳态短路特性的测定

4.5.1测定三相稳态短路特性时应用低阻抗导体在尽可能接近电枢绕组出线端处将线端可靠地短接。

试验时,励磁装置系统应断开,电机应在他励方式下运行。

4.5.2发电机法

试验时将被试电机拖动到额定转速,调节励磁电流,使电枢电流在1.2倍额定电流左右,同时读取 电枢电流和励磁电流。逐步减小励磁电流,使励磁电流降低至零为止,共读取5〜7点,然后绘制短路特 性曲线/kz/CWo如果三相电流对称,则除了在额定电流时读取三线电流外,其他各点可仅读取一线电 流。

4.3.3    电动机法(自减速法)

被试电机作空载电动机运行,切断电源后立即减少励磁电流到零并切断励磁电源,然后用事先准备

好的开关将电枢绕组三相同时短接。

接通励磁电源,调节励磁电流使电枢电流为1.2倍额定值左右,同时读取电枢电流及励磁电流: 步减小励磁电流,在仪器仪表精度允许的范围内读取5〜7点,若在一次自减速中所读取的试验数据7 够时,可重复上述操作直至取得足够的试验数据。然后绘制短路特性曲线Jk=/(/f)。

4.3.4     对于1 ooo kv • A以下的同步电机,在检查试验时可仅读取额定电枢电流时的励磁电流。

4.4    励磁机试验

励磁机试验按GB 7409.GB 10585和该类电机的试验方法进行。

4.7超速试验

4.7.1     如无其他规定,超速试验允许在冷态下进行。

超速试验前应仔细检查电机的装配质量,特别是转动部分的装配质量,防止转速升高时有杂物或$ 件飞出。

超速试验时应采取相应的安全防护措施,对被试电机的控制及对振动、转速和轴承温度等参数的灣 量应采用远距离测量方法。

超速试验可根据具体情况选用电动机法(提高电源频率)或原动机拖动法。

在升速过程中,当电机达到额定转速时,应观察电机运转情况,确认无异常现象后,再以适当的加3 度提高转速,直至规定的转速。

超速试验后应仔细检查电机的转动部分是否有损坏或产生有害的变形,紧固件是否松动以及其1 不允许的现象出现。转子绕组在试验后,必须满足耐电压试验的要求。

4.7.2     为了检查大中型隐极式电机励磁绕组在运转过程中是否发生匝间短路,在下列四种情况中测量 励磁绕组的阻抗及其对地的绝缘电阻值。在整个升降速度过程中应监视转子电流有无突变。

a.         超速试验前静止状态时(第一次试运转前)f

b.         超速过程中转速上升到额定转速时;

c.                                                                      超速试验后转速下降到额定转速时> ,

d.         超速试验后,转子静止状态时。

4.7-3测量励磁绕组阻抗值

按图6接线,在被试励磁绕组上施加50 Hz正弦交流电压,对于额定励磁电压在400 V及以下的绕 组,施加的电压一般为额定励磁电压,大宁400 V时,电压可适当降低。图中丁2为加强试验安全而采用 的隔离变压器,z为励磁绕组


.


4-8

文本框: 4-8试验时应同时读取电压、电流和功率,且在4. 7. 2所述四种情况下加在绕组上的电压应相同。 对于水内冷的励磁绕组,如果超速试验是在不通水的情况下进行,则试验后应进行水压试验。 振动的测定

振动的测定见GB 1G0S8.1,.

密封状态检查和漏氢测定 试验方法见JB/T 6227。



4.10匝间冲击耐电压试验'

匝间冲击耐电压试验按JB/Z 293和JB/Z 294进行。

4-       11短时升高电压试验

试验应在电机空载时进行,除下列规定外,试验的外施电压(电动机)或感应电压(发电机)为额定电

压的

对在额定励磁电流时的空载电压为额定电压130%以上的电机,试验电压应等于额定励磁电流时 的空载电压。   -

除以下规定外,试验时间为3 min。

对在130%额定电压下,空载电流超过额定电流的电机试验时间可缩短至1 miiu对强行励磁的励 磁机,在强行励磁时的电压如超过1+30%额定电压,则试验应在强行励磁时的极限电压下进行,试验时

间为1 llfcta

提高试验电压至额定电压的130%时,允许同时提高频率或转速,但应不超过额定转速的115%或 超速试验中所规定的转速。容许提高的转速值应在各类型电机标准中规定。

对磁路比较饱和的发电机,在转速增加至115%且励磁电流亦已增加至容许的限值时,如感应电ffi 值不能大到所规定的试验电压,则试验允许在所能达到的最高电压下进行。

4-       12耐电压试验

试验电压的频率为50 Hz,电压波形应尽可能接近正弦波形。在整个耐电压试验过程中,要做好必 要的安全防护措施,被试电机周围应有专人监护。

4.12.1     试验要求

4.12.1.1耐电压试验应在电机静止状态下进行,但对汽轮发电机的转子绕组,则咴在额定转速下进

行。.

4.1'2-1.2试验前应先测量绕组的绝缘电阻,如电机需要进行超速、偶然过电流、短时过转矩试验及短

路机械强度试验时,则耐电压试验应在这些试验后进行。型式试验时,耐电压试验应在温升试验后立即 进行。

4-12-1.3当电枢绕组、辅助绕组各相或各支路始末端单独引出时,应分别进行试验。

4-             12.1-4试验时被试绕组两端同时施加电压(对小型电机可在绕组一端施加电压),此时,不参加试验 的其他绕组和埋置检温元件等均应与铁心或机壳作电气连接,机壳应接地。如果三相绕组的中性点不易 分开,三相绕组应同时施加电压。

4-         12.1.5对于水冷电枢绕组,试验应在绕组通水的情况下进行,此时汇水管应接地。在试验变压器容 量不够时,可在不通水的情况下进行,但必须将绝缘引水管中的水吹干。

4.12.1.6      试验变压器应有足够的.容量,如被试电机绕组的电容C较大时,则试验变压器的额定容量 SN(kV • A)应大于下式计算值:

5n = 2^fCUUm X 10-3                                                                             ( 8 3:

式中:/一电源频率,HZ; f/一试验电压值,V;

试验变压器的高压侧额定电压,V;

C一~■电机被试绕组的电容,F。

4.12.2     耐电压试验方法

试验接线原理图见图7(转子耐电压试验接线参见此图)。图中TV为调压变压器,T2为高压试验变 压器,及为限流保护电阻,其值一般为每伏0. 2〜1 C1,R0为球隙保护电阻(低压电机不接),其值一般可 用每伏1 ii,QX为过电压保护球隙(低压电机不接),V为电压表,TM为被试电机,其中球隙和球径按 高压电气设备绝缘试验电压和试验方法的规定选择,球隙的放电电压应调整到试验电压的1.1〜1.15



倍。如果需测量电容电流,可在试验变压器高压侧接入电流表和与电流表并联的短路保护开关。如电流 表接在低压侧则应注意杂散电流对读数的影响。

试验时,施加的电压应从不超过试验电压全值的一半开始,然后以不超过全值的5%均匀地或分段 地增加至全值,电压自半值增加至全值的时间应不少于10 s。全值电压试验时间应持续1 min。




对额定电压为660 V及以下大批连续生产的电机进行检查试验时,允许用规定试验电压数值的 120%,历时1 s的试验代替。试验电压用试棒施加。试验完毕,亦应均勻降压,待电压下降到全值的三分 之一以下时,方可断开电源,并将被试绕组进行放电。

在试验过程中,如果发现电压表指针摆动很大,电流表指示急剧增加,绝缘冒烟或发生响声等异常 现象时,应立即降低电压,断开电源,被试绕组进行放电后再对绕组进行检查。

4-           13电枢绕组绝缘直流泄漏电流试验及直流耐压试验

当电枢三相绕组各相或各支路始末端单独引出时,应分别对地进行泄漏电流试验。在绕组一相或— 个支路进行试验前,其他两相绕组或其他支路均应接地,如果三相绕组的中性点连在一起不易分开时, 则允许三相绕组一起试验。试验时应记录电枢绕组温度,环境温度和湿度。

直流泄漏电流试验的最高电压即为直流耐压试验值,该值由有关的技术文件规定。

试验方法


例如0. 5 u^l. OU^l. 5 UN……至规定值。每升到一个阶段停留一分钟,并记录每阶段电压开始和一舞 钟时微安表的电流值(即泄漏电流值)。试验完毕,将调压器退回原位,切断电源,并将绕组接地放电t笮 放电完毕后,再对另一绕组进行试验。    ..

在试验过程中,如发现泄漏电流随时间急剧增长或有异常放电现象时,应即停止试验并断开电 源,将绕组接地放电后再进行检查。

根据试验数据,绘制泄漏电流与试验电压的关系曲线。

在高压侧接入电流表与电流表并联的短路保护开关,测量时应保证人身安全。如电流表接在低压 侧,则应注意杂散电流对读数的影响。

4.13.1.1水内冷电枢绕组

试验接线如图9所示。图中R为限流保护电阻,其值为每伏0.1-1 为高压滤波电容器;¥为 高压静电电压表为低压滤波电容器山i为电感扼流圈;E为1. 5 V电池;Rb为100 kil炭膜电阻;R, 为5©0 kO电位器,mA为监视用毫安表。高压滤波电容器C(F)的选择,应使时间常数满足下述条件:

T ^ CRy ^ 0. 3 s 式中:Rr~被试绕组与汇水管间的绝缘电阻,12。

.



电枢绕组在通水条件下进行试验时,水质电导率应不大于5押/cm,每次试验前,先调节电位器Ra, 取得一个与极化电势极性相反,数值相等的补偿电势,使微安表指示为零。接着测量试验设备的空试直 流泄漏电流(不接被试品时的微安表读数)。为减少电晕电流,高压引线应再加包绝缘或刷一层防晕漆, 空试时高压引线夹子置于引线卷成的线圈中间。        .

接被试品后的操作方法见4.13.1.1。实际直流泄漏电流K/^A)按下式计算:


式中:/,——微安表读数,mA;

R,——扼流线圈电阻和微安表内阻串联电阻值,n;

Rz~-电枢绕组在试验状态接线时测出的汇水管对地电阻值,n; h——试验设备空试直流泄漏电流,fiA。

在电枢绕组吹水后进行试验时,试验方法与电枢绕组通水时基本相同,此时不需采用补偿电势。对 引水管绝缘质量较差的电机,则不宜在吹水情况下进行此项试验。


如进行水压试验,E_该试验后迸行,

4.14        电压被形正弦性畸变率的测定(仅对同步发电机和调相机)

4.14.1          电压波形正弦性畸变率的定复见CJB 755中2. 32。

4.14-    2电机应_:空载发电机状态下議行,调整转速、电压为额定值后测定。

4.14.3         根据试验条件,可选下面任一种方法测定。

4.14.3.1           用波形畸变测定仪测定。

4.14. 3.2用谐波分仪测定出基波电压和^•次谐波电压的数值,然后用公式(10)计算出畸变率。

x imH

4.14-    3- 3用微机将电压波形的瞬时值i3彔下来,再分解出基波电压和各次谐波电压的数值,并计算出

畸变率。

4.14.4         被测电枢电压可用分压器或电压互感器降低电压后进行测量,在使用分压器、电压互感器时, 要注意使波形不失真。

4.15        噪声的测定

试验方法见 GB 10G61,1 和 GB 10069. 2„

4-   16电话谐波因数的测定(仅对功率在300 kV,A及以上的同步发电机和调相机)

4.16-1电话谐波因数(Ti/F)以百分数表示,其定义见GB 755中2,33。

4.1黎:2            的测定应在电机为空载额定电压和额定频率下进行,用专用仪表或谐被分析仪测出谐

波数值,频率范围应包括从额定值至§ WO Hz的全部谐波。测量时只允许使用准确度不低于O. 5级的

电JS互感器,电话谐波因数按下式计算:





电JS互感器,电话谐波因数按下式计算:


式中:C7------ 线电压的有效值'

'认一^’次谐波电压的有效值,V;

h~=相当于i次谐波频率的加权系数,不同频率的加权系数可从加权系数表或加权曲线中査

A hi, G B ni 中表.10 麵 11。

电机的电话谐波因数应采用三个线电压所得THF中的最大值。

5效率测定

效率的测定方法有直接法和间接法两种。

5.1                                                                                                                                                                                   效率的直接测定法                         .

测量被试电机的输出功率和输入功率以确定效率。

试验时,被试电机应在额定功率、额定电压、额定转速及额定功率因数下运行至热稳定后再进行

测量。

.在测量被试电机的输入功率和输出功率时,应同时测量被试电机的电枢电流、励磁电流及冷却介质 温度。

当冷却介质温度不是2§r:sf,还应同时测量各绕组溫升及直流电®(可用叠加法测量,亦可紧接在 试验后测量,但应修正到断能瞬间h

1*1.2用直接法测定电机效率时》应采用下述的任一种方法。

s. 1,2^1制动法

当被试电机作电动机运行时,与制动器或测功机联接,用制动器或测功机测量被试电机的转矩,崗 时测定其转速,以确定电机输出功率,输入功率用电气仪表测量。

当被试电机作发电机运If时,用测功机拖动被试电机,并用测功机测量被试电机的输入功率,甩电 气仪表测量被试电机的输出功率。

由于电机的转速直接影响功率的计算,因此要特别注意对转速的测量。

5-1/2.2校准电机法

被试电机与校准过的电机机械耦合,用校准电机测量被试电机的输入(对于发电机)或输出(对于电 动机)的功率,用电气仪表测量被试电机的输出(对于发电机)或输入(对于电动机)功率。.

5.1.2- 3对拖法

把两台相同的电机机械耦含,一台作电动机焉彳f,另一台作发电机运管^用电气伩表测量电动机的

输入功率和发电机的输出功率,当两台电机的运行工况基本相同时,可假定损耗是平均分担的,则电动 机的输出功率为输入功率与总损耗之半的差,而发电机的输入功率为输出功率与总损耗一半的和。

^1-2-4回馈法

把两台相同的电机机械和电气耦合在一起,一合作电动机,另一台作发电机运行。这两台电机的损 .耗由它们所联接的电网来提供,或由机械耦合的测功机或校准过的电机供给。

当两台电机运行工况基本相同时,可假定损耗是平均分担的,则被试电机的输入、输出功率可按

5.1. 2:. S的方法确定。

由于两台电机间的功率转移的大小随其功角的大小而不同,故两台电机机械耦合时应有一个1E确 的输角关系。

4-  1-3效率的求取


^111(25)

式中:=Pi„+APcua+APcuf (kW )

APcua-3/^a(                                                                                             (kW)

厶尸^=伽(H氏)(kW)

•     h——效率测定时的电枢相电流,A> h—一效率测定时的励磁电流,A;

民一_效率测定时电枢绕组一相的直流电阻值,n ;

Rt~^效率测定时励磁绕组直流电阻值,n;

A么~缴率测定时电枢绕组温升值,K;

A济——效率测定时励磁绕组温升值,K;

6.——效率测定时电枢绕组温度,€ ;

Si——效率测定时劻磁绕组温度,°G;                                                                                 •

尺一铜绕组取235,非铜绕组按GB 755中5. 2. 4. 2规定取



5-2效率的间接测定法

5.2.1电机效率用损耗分析法求取时,分别测定或计算下列各项损耗。

5-2-1.1恒定损耗,记为尸。,包括:

a.              铁损耗(包括空载杂散损耗),记为P&

b.              轴承摩擦损耗

c.              风耗

d.              电刷摩擦损耗'

以上b、c、d三项损耗之和称为机械损耗,记为Ph

4- 2-1-2负载损耗

电机电枢绕组中损耗,记为Pcua。

4.    2. 1. 3励磁损耗,记为Po包括:

a.              励磁绕组的损耗,记为Pc-f

b.              变阻器损耗,记为

c.              电刷电损耗,记为Pr,

d.              励磁机损耗,记为PE

e.              自带励磁装置的损耗,记为PZE

f.               自带辅助绕组的损耗

5-2.1.4杂散损耗,记为Pd,包括:

a.              电枢绕组导线内的杂散损耗

b.              磁路及其它金属部份(导线除外)内的杂散损耗。

5.2.2电机的效率按下式确定:

V = (l-p                 X100% ........................................................ (14)

式中:总损耗,即 2P=P0+Pca+Pi+Pi (kw>;

P——输出功率,kW。

为了确定各绕组的损耗,绕组的直流电阻应按下式换算到对应于电机铭牌上标明的绝缘等级 的基准工作温度时的数值:



式中,尽——基准工作揮度时的绕组直流电阻,

民——在实际冷状态下绕组的直流电阻, ex一对应于故测量时的绕组温度,-c s

e;—基准工作温度,°C >对于A、E、B级绝缘为75°C,对于F、H级绝缘为115X: 5 见公式(13)。

5.3量热法

如不能用5.1或5. 2规定的方法测定损耗时,可用量热法测量,试验方法见GB 5321。

5.4   对应于额定负载时各种损耗的测定

4-      4.1恒定损耗的测定

4.4-       1-1空载发电机法被试电机的励磁电流由独立的直流电源供给,作空载发电机运行,拖动机应 是分析过的电动机或其他能准确测量或计算其输出功率的原动机(如测功机)》试验时,转速应为被试电 机的额定转速,待轴承摩擦损耗和电刷摩擦损耗稳定后,在发电机的不同电压下量取原动机的输出功 率,此输出功率即为被试电机在对应电压下的恒定损耗(P'。)。

为了把铁耗和机械损耗分开,把各种电压测得的恒定损耗对应电压标么值平方画曲线如图10铲示 对应于(^)2=0的损耗即为被试电机的机械损耗,对应额定电压的损耗即为被试电机在额定电压下的 恒定损耗,二者之差为被试电机在额定电压下的铁耗(PFJ,亦作为被试电机在额定负载时的铁耗。





5.4.1.2        空载电动机法被试电机接到额定频率电压可调实际对称的稳定电源上作空载电动机运行。 励磁电流由独立的直流电源供给,调节被试电机的励磁电流使电枢电流为最小,待轴承摩擦损和电刷 摩擦损耗稳定后,在不同电庄下测量输入功率尸in及电枢电流A,并测量电枢绕组的直流电阻札(可用 叠加法测量,也可紧接在试验后立即测取,但应修正到断能瞬间),被试电机在对应电压下的恒定损耗 i^OiW)为:

P\ = Pin- 3IIK X 10-3                                *               _••••“„< 16 )

式中:——被试电机的输入功率,kW;

A~电枢相电流(三相平均值),A;

尽~电枢相绕组的直流电阻(三相平均值),0。

按照5. 4.1.1所作的那样,将对应电压下的恒定损耗对电压标么值的平方作曲线。将曲线的直线部 分延长与纵轴相交,交点的纵坐标即为机械损耗,对应于(&)2=1的损耗即为额定电压下的恒定损耗, 二者之差即为额定电压下的铁损耗。

4-                                      4-1-3自减速试验法见5.5 a

5.4.2电枢绕组的损耗(kW)按下式计算:

Pcu> = 3/^aj.X 10-3                                                    —                         (17》

式中:——额定电枢电流,A;

一基准工作温度时电枢绕组的直流电阻平均值,O。

对于自励恒压发电机,由于励磁方式引起电枢电流与额定负载电流有差别时,电枢绕组的I2R损耗 应按下式计算:

Pcu. = Kiill + n + IV) X 10-3                                                                ( 18 )

式中:Juav、Jw为额定工作状态时测得的各相电枢电流,A。


5.4.3励磁损耗的求取

5.4.3.1励磁绕组的/2及损耗(kw)按下式计算:

尸cuf = PmRtj X IO-3                                                  .辦“is }

式中> Im——额定励磁电流,A;

——基准工作温度时的励磁绕组的直流电阻,0。

5.4.3.2变阻器损耗PR(kW)由下式计算:

Pr = ImUn n                                    —…為..说( gi

式中:An——额定J:况时,流经变阻器的电流,A;

~对应上述电流的主变阻器两端压降,v,

若主励磁回路中有其他辅助设备时,则应与主变阻器处理方法一致,若被试电机励磁绕组与直流励 磁机电枢回路直接连接时此项损耗为零。

5.4.3.3     电刷电损耗(kW)由下式计算:

Pn <= Urn x ms X IQ-3                          -                                          **C 21 )

式中:/(n------------ 额定励磁电流,A;

MJS——每极电刷上的压降,对于碳-石墨及电化石墨电刷AC/S = 1 V;对金属石墨电刷AC/S =

5.4.3.4     励磁机损耗

如励磁机不是由被试电机本身拖动,且为被试机专用的励磁机,则此项损耗为零。

如励磁机可从被试电机轴上拆下能单独进行试验时,该励磁机的损耗应按有关的试验方法标准单 独进行测定。

如励磁机不能拆下,则可用分析过的电机法,空载电动机法或自减速法测定整个机组在励磁机带有 卜4.3中前三条之和的等效负载和不带负载两种情况下的损耗。两者之差即为励磁机的输入功率。励磁 的负载即为输出功率。励磁机的输入功率与输扭功率之间的差值为励磁机损耗。如尚需将励磁机的励 磁损耗与其他损耗分开时,励磁机应由独立的直流电源他励,此时励磁机的输入功率应等于上面两种情 况下所测得的损耗差值加上励磁机的励磁损耗。

如上述方法都无法采用时,则励磁机的损耗可依照该类型电机的损耗分析法确定,低&评束在被试 电机损耗中的机械损耗不应再计入6 5.4.3.5_电机自带的励磁装置损耗

a.         整流元件的电气损耗A(kw)按下式计算:

P, = MJ, XIX 10-3                                                                                  ( 22 )

式中:J——整流装置的输出电流,A;

AC7,—整流元件的工作压降,V,若无法测定,可取设计值或1. 2 V。

b.         各绕组的flR损耗用在额定工作方式时流经该绕组的电流平方乘以该绕组在基准工作温度时

的电阻计算。

c.         励磁装置各部份的铁耗可按设计值计算。

4-             4-3-6辅助绕组的损耗:

用在额定工作方式时流经该绕组的电流平方乘以绕组在基准工作温度时的电阻计算。

4-          4.4杂散损耗可由下列方法测定

5.4.4.1短路法将被试电机电枢绕组短路,由原动机拖动到额定转速,原动机应是分析过的电机或


其他能准确测量或计算其输出功率的原动机(如测功机)。调节励磁电流使电枢电流为额定值,测定电抠 绕组的直流电阻尺01),直流电阻可用迭加法测量,也可紧接在试验后测取。从被试电机的输入功率 (即原动机的输出功率,kW)中减去被试电机的机械损耗PiN(kW)和电枢绕组损耗,即得额定电枢 电流时的杂散损耗/V(kWh

Pa = Pi. — PfN — 3lhR. X 10^                              :                .**•,”'( fl J

5.4.4.2过欠励法被试电机作空载电动机运行,由独立的电源励磁,电枢绕组外施实际对称的额定 频率的额定电压,待轴承和电刷摩擦损耗稳定后,即可进行试验,试验时电机分别在过励和欠励方式下 调节励磁电流使电枢电流为额定值,读取电枢电压、电枢电流、输入功率、励磁电流和转速,并测出电枢 绕组的直流电阻(可用叠加法测量,也可紧接在试验后测取)。

将被试电机输入功率减去恒定损耗、电枢绕组损耗,即得被试电机分别在过励,欠励运行时的 杂散损耗,取其平均值作为电机的杂散损耗。如在欠励方式下不能将电枢电流调到额定值,允许将过励 方式下测得的杂散损耗作为被试电机的杂散损耗。

测量输入功率应采用低功率数瓦特表,在采用两瓦特表法测定输入功率时,两瓦特表的读数应同时 读取。

5.4.4.3自减速法见5.5。

4.5     自减速试验

此法主要'适用于转动惯量较大以及其他方法测定各项损耗有困难的电机。

试验时被试电机接到频率可调的电源上,也可由其他动力机拖动并由独立的直流电源供电他励。先 将被试电机加速,使其转速略高于额定转速,对于隐极机应不低于105%«n。对凸极机应不低于110% %,然后切断能源,在电机转速通过上述转速以前,建立所需的工作状态,使电机自减速。对隐极机量取 从降到95K吻所需的时间,对凸极机量取从110%«N降到90%«n所需的时间,.上下两个速度 点之间的时间测量准确度要求达到±2%以内。为了测定各种损耗,需在下列工作状态下进行试验。

Q)电枢绕组开路,电机不励磁,在此试验中测得自减速时间为匕h。

(2)  电枢绕组开路,调节励磁电流使额定转速时的电枢电压为额定值,在此试验中测得自减速时间 ^,电机减速通过额定转速时应同时量取电枢电压和励磁电流。

(3)  电枢绕组三相短路,调节励磁电流使额定转速时的电枢电流为额定值,在此试验中测得自减速 时间为么3。在自减速过程中量取电枢电流及励磁电流,根据测得的数据计算:

机械损耗                                              〜=10. 97J»n ^ X 10_s,•”…“…(24 )

A-y?

恒定损耗                                               尺=10. g X 10-*………•**……"•…(25 )

负载损耗、杂散损耗与机械损耗之和

Fcua + Pi + Pm =-10. 97JnN 吾 X 10一6                                               ( 26 }

式中:J--------- 电机转动惯量,kg • m2;

m------- 额定转速,r/.rtiin;

A«n——对隐极机为 1. 05«n-0. 95»s = 0. I.Own 对凸极电机为 1.10«N—0. 90nN=0. 20«No 为了获得比较准确的结果,上述各项自减速试验均应重复进行三次,取三次试验的平均值作为实际

值。

在电站进行水轮发电机试验时,如有可能应将水轮机脱开,否则应将转轮室中的水全部排除,并从

各次测得的损耗中减去用计算法确定的水轮机在空气中的机械损耗。

如果电机的转动惯量未知,可用下列方法测定:将被试电机接到已知损耗P的负载(如已知空载损 耗或短路损耗的变压器),然后进行自减速试验,确定自减速时间&4。

带有空载变压器时:

J =          ~^ 106                                                     (27)

10. 97«n(瓦飞)

带有短路变压器时:

J =                   An A»、X 106                                                                    < 28 )

10. 97nN( —

也可事先用空载电动机法测定恒定损耗,然后进行上述自减速试验中的第(2):项试验,则J由下式 求得:

J = Pm^-P2 X 106                                                                            •( 29 )

10鳥g

在自减速试验中,如果用定时计数的数字测速仪记录转速时,可作出转速对时间的.关系曲线,然后 在曲线上求取对应于额定转速时的斜率(¥ )以替上述方法中的@。

4-        6其他负载时效率的求取

如需要求取其他负载下的效率时,可按下述方法进行,恒定损耗保持不变,负载损耗按电枢电流平

方换算,杂散损耗按5. 4. 4方法确定或按电枢电流平方换算,励磁损耗根据该负载下所需励磁电流按

5. 44中相应的公式换算。

6温升试验

5-        1温度测量方法

电机绕组或其他部分的温度测量方法有以下四种:电阻法、温度计法、埋置检温计法和叠加 法(亦称双桥带电测温法),不同的方法不应作为相互校核用。

6.1.1      电阻法

测量被试绕组的直流电阻并根据直流电阻随温度变化而相应变化的关系来确定绕组的平均温度。 6.1.1.1铜绕组

铜绕组的温升A0(K)由下式确定:

M =及2 ~ 瓦(235 + ■ + % —ft                                    …印”,p )

式中:氣——试验结束时的绕组电阻,n;

Ri-^实际冷态时的绕组电阻,fl;

01——对应实际冷态测定足时的绕组温度/C 5 «9。——试验结束时的冷却介质温度,°c。

6-1-1-2非铜绕组

对铜以外的其他材料,应采用该材料在0°C时电阻温度系数的倒数来代替上列公式的235,对铝绕 组除另有规定外应采用225。

6.1.2温度计法‘


用温度计法确定绕组温升见GB 755中的5. 2. 6。

此法是用温度计贴附在电机可接触到的表面来测量温度,温度计包括膨胀式温度计(例如水银、酒 精等温度计)和半导体温度计及非埋置的热电偶或电阻温度计。测量时温度计应紧贴在被测点表面,并 用绝热材料覆盖好温度计的测量部分,以免受周围冷却介质的影响,对有强交变磁场的地方不能采用水 银温度计。

6.1.3埋置检温计(ETD)法

用埋置检温计法确定绕组温升见GB 755中的5. 2. 5。

此法用埋入电机内部的检温计(如电阻检温计,热电偶或半导体热敏元件等)来测定温度,检温计是 在电机制造过程中埋置于电机制成后不能触及的部位。

测量埋入式电阻温度计的电阻时,应控制测量电流的大小和通电流时间使电阻值不致因测量电流 引起的发热而有明显的改变。

6-1.4叠加法(双桥带电测温法)

用叠加法确定绕组温升见GB 755中的5. 2. 4„

叠加法是在不中断交流负载电流的情况下,在负载电流上叠加一微弱直流电以测量绕组直流电阻 随温度而发生的变化来确定交流绕组的温升。

用叠加法测量绕组温升的方法见附录A(补充件)和附录B(补充件)。

6.2    温升试验时冷却介质温度的测定

6.2.1对采用周围环境空气或气体冷却的电机(开启式电机或无冷却器的封闭式电机),环境空气或气 体的温度应采用几个温度计来测量,温度计应分布在电机周围不同的地点,距离电机1〜2m,球部处于 电机高度的二分之一位置,并应防止一切辖射和气流的影响。

采用强迫通风或具有闭路循环冷却系统的电机,应在电机的进风口处测量冷却介质的温度。

绕组采用水内冷的电机,应取进水温度作为绕组冷却介质温度=

对非水直接冷却的铁心和其他部分应取进风温度为其冷却介质的温度。

6-2.2试验结束时冷却介质温度的确定

试验结束时的冷却介质温度,应取在整个试验过程最后的四分之一时间内.按相等时间间隔测得的 it个温度计读数的平均值。

6.3温升试验时电机各部分温度的测定 6-3.1绕组温度的测定

电机绕组温度的测量可用电阻法,埋置检温计法及迭加法(但在使用电阻法时,冷热态电阻必须在 相同的出线端测量),对既不能采用埋置检温计法又不能采用电阻法的场合,可采用温度计法,此法亦适 用于GB 755中的5. 2. 6a、b、c中规定的场合。

6.3.2励磁绕组温度的测定

用电阻法测量励磁绕组的温度时,电压应在集电环上测量。

6.3.3 励磁装置绕组和辅助绕组温度测定 采用电阻法和温度计法。

6.3.4     定子铁心温度的测定

采用埋置检温计时用检温计测量,否则用温度计(对大、中型电机不少于两支)测量,取其最髙值作 为铁心温度。

6.3.5 集电环、极靴、阻尼绕组温度的测定 电机停转后立即采用温度计或点温计测量。

6.3.6     轴承和密封瓦温度的测量

采用温度计和埋置检温计测定,测定方法见GB 755中的5.2.11。

6- 4电机各部分在切离电源后所测得的温度修正

6-4-1用电阻法测量断能停转后的电机温度时,要求在温升试验结束后就立即使电机停转,电机断能 后如能在表2时间内测得第一点读数,则以读数计算电机的温升而不需外推至断能瞬间。

表2

电机的额定功率 kW(kV • A)

断能后间隔的时间

S

小功率电机

15

尸<5Q

30

50

90

200

撕 、,

5 0-00<尸

按专门协议


6. 4. 2如在上述间隔时间内不能测得第一点读数,则应尽快测得它9 H后每隔约lwin读取一次读数, 直至这些读数开始明显地从最高值下降为止。绘成电阻(或温度)与时间关系的冷却曲线并根据电机的 额定功率,将此曲线外推至表2中相应的间隔时间,所获得的温度即作为电机断能瞬间的温度。绘制曲 线时,推荐采用半对数座标,温度标在对数座标轴上。如停转后测得的温度连续上升,则应取测得的温度 最高值作为电机断能瞬间的温度。

6.4.3 对每槽只有一个线圈边的电机如能在上述规定的时间内停转,则可采用电阻法,如电机在断能 后至停转所需时间超过90 s,而制造厂与用户事先有协议,则可采用迭加法。

如电机断能后测得第一点读数的时间超过上述相应间隔时间的两倍,则6. 4. 2所规定的方法只有 在制造厂与用户取得协议后才能采用。

6.5  短路保温制动法

在需要用停机测量电枢绕组电阻,而又难以迅速制动时,应采用短路保温制动法。

当被试电机温升达到稳定后迅速减少负载并切离线路(对发电机应立即切除原动机的输入),同时 减少励磁电流至零。如电机无异常情况,将接到电枢绕组上的三相短路开关合上,再加上励磁,并迅速増 加励磁电流使电枢电流为90%额定值,从电机切离线路到电枢电流调到90%额定值所需的时间应不超 过30 s,当电机停转时,立即开始记录时间,尽快减少励磁电流并切断,同时断开电枢绕组三相短路开关 迅速测量电枢绕组电阻,并记录时间,以后继续测取4〜5点,作电枢绕组电阻与时间的关系曲线。

6.6温升试验方法

根据试验设备条件可采用直接负载法;低功率因数负载法;空载短路法。

6.6.1      直接负载法

6.6-1-1试验时被试电机应根据其用途保持在额定工作方式下进行,在试验过程中冷却介质温度应符 合GB 7S5中4.1. 2的规定,并尽量防止突变,每隔30 min记录一次各点数据,在电机各部分温度渐趋 稳定阶段,要求每15 min或30

min记录一次。当电机各部分温度变化在最后1 h内不超过2 K时认为 电机发热已达稳定状态。取稳定阶段中几个时间间隔温度的平均值作为该电机在额定负载下的温度,如 采用停机外推法确定负载下温度时见6. 4. 2。

当温升试验时的电流与额定值相差在土 5 %以内时,电机绕组温升A(?n可按下式修正:

A0n = A(?( 2                                                                             (31)

式中:I——温升试验过程中最后1 h内几个相等时间间隔的电流读数的平均值,A;

A(9—对应于试验电流J时的绕组温升,K。

6.6.1- 2因试验设备有限制,试验必须在从o. 6倍额定功率开始到试验条件允许的最大可能功率范围 内3〜4个不同负载下进行温升试验,功率因数应接近额定值。

当进行每一负载温升试验时应确定相对于冷却介质温度的绕组和铁心的温升,根据不同负载下的

试验结果,绘制电机该部分温升与绕组电流平方或者与该部分相应损耗的关系曲线,对应于额定负载的 温升应用所得的曲线外推确定。

4- 6-1-3对两台相似或匹配的电机可采用下面规定的同步反馈法

试验时两台电机机械上耦合在一起,电气上也联在一起,一台为电动机而另一台为发电机,发电机- 发出的电反馈给电动机,两台电机中的任何一台可作为被试电^1。这两台电机的损耗由第三台电机(电 动机)提供,第三台电机可通过机械耦合的齿轮或皮带对这两台电机提供能量,提供两台电机损耗的另 外一种方法是用电源代替第三台电机。使用这一方法的电源电压和频率必须与被试电机的电压和频率 相匹配。并需采用适当的措施,以防止在电机达到额定转速过程中出现有害的电气或机械的过渡过程。

这一负载方法要求两个转子在联接时有一个周向角位移,或者旋转时相差一个联合的负载角,电机 的负载角可按下式求取.•

8 - tan-i IXqcos

d_tan v + Ix^sinifi                                                 (32)

式中:I——试验时的电枢电流,A;

®~试验时的电枢电压,V; xq~~交轴同步电抗,fl;

——该负载时的功率因数角。

耦合的两个转子以额定转速旋转,两台电机的电枢回路相对于旋转方向和转子极性同相序地联在 一起。电路中应接有断路器和瓦特表、电压表、电流表等仪表,还必须要测量频率或转速,两个转子绕组 也要接有电压表和电流表,并接到独立可调的直流电源上。

当励磁回路接通后,一个电机的励磁电流可能增加,而另一个可能下降,直到在额定电压下,联接回 路中出现规定的电流值。耦合的两台电机在额定的电压和频率下运行,在指定的功率因数下规定的视在 功率在两台电机之间相互转换。在试验中,两个电机间转换的有功功率和无功功率是两转子间周向角位 移的函数,角位移的犬小由耦合安装位置决定,和由施加在两台电机转子绕组上的励磁大小来决定。

6.6.1      低功率因数负载法

因设备条件限制无法采用直接负载法进行温升试验时可采用低功率因数负载法,对调相机零功率 因数负载就是直接负载。

此方法中被试电机可作发电机或电动机运行,可不带有功负载或带一部分有功负载。

试验时电机调到额定频率,额定励磁电流和额定电枢电流,试验过程中的要求与直接负载法相同, 如果此时电枢电压不低于95%额定值,则电枢绕组温升A0a,定子铁芯温升4知.不作修正,否则应按下 列方法修正„

6.6.2.1做两次空载温升试验

a.  电机空载,电枢电压等于上述试验中的电压,此时测得的电枢绕组温升为A&,定子铁心温升 为厶知el。

电机空载,电枢电压等于额定电压,此时测得的电枢绕组温升为AL,定子铁心温升为tS悔 额定工作方式下的温升按下式计算



A/>Fe——额定电压时的铁耗与低功率因数负载温升试验电压所对应的铁耗i3、之差,kW; Pcua——低功率因数负载温升试验时电枢绕组中的损耗,kWs K一~•系数,小型电机取6,中型电机取3。

定子铁心温升


A0Fe——低功率因数负载温升试验时定子铁心温升,K。

4-  6-3空载短路法

6.6.3.1被试电机作发电机运行并进行以下四次温升试验:

a.       电机空转,不加励磁,测得温升为A0。;

b.                               电机空载,电枢电压等于105      %额定值,测得温升为A0U1;

c.                                                                           电机空载电枢电压等于120%额定值,测得温升为A而2;  *

d.       电机三相对称短路电枢电流等于额定值,测得温升为A0K。

4.     6.3'. 2额定工作方式的电枢绕组温升按下式确定:

汽轮发电机            厶匕=△&( 1 + 40                                         M°) + ~ ................................... ( 37 )

其它电机                                       =厶〜(1 +                                        + Agui - Ag0 ……•鳥38 )

式中氏——三相对称短路温升试验时冷却介质的温度,-c;

K-—■见公式(13) <>

6.6.3.3额定工作方式下定子铁心温升按下式确定

^^FeN ~ A久 +                                                          39 )

6.6.3.4                                                                   额定工作方式下励磁绕组温升按下列作图方法求得  f

a.                                                       汽轮发电机先按AA=M+A0 (A0见附录Q

将6. 6. 3.1中b、c、d三项试验的励磁绕组温升换算到对应于冷却介质温度40'C时的温升,然后将

b、c、d三项温升试验中测得的励磁绕组热态直流电阻沁按下式换算到冷却介质温度为4CTC时的电阻 值。

,X + 40 + Afft R f - K + ec + Mi Rl                                                    ( 40 )

式中:<9。——温升试验时冷却介质的温度,C。

计算值并作A(/ = (J级V)的关系曲线如图11中■曲线(1)。再标出冷却介质温度为4CTC,温升

分别为0K和35K(即绕组温度分别为40X:和75°C)时所对应的\。和/^/^75值,并在图11上通过

(跟及'f4D,6)与(爲^',75,35)点作直线(2)交曲线(1)的延长线于A点,则A点所对应的温升即为所

求的励磁绕组在额定工作方式下的温升



a.                                   其他电机确定额定工作方式时励磁绕组温升的方法类似于(a),不同的是温升值A济和电阻 值及均不必换算,直接采用实测值,而图11直线(2)是通过(爲及咏,0)与(故及f73,75氏)两点作出的。0C 为6. 6. 3.1中的b、c、d三次温升试验时冷却介质温度(C)的平均值。

6. 6. 3. 5空载低转速法

这是励磁绕组温升试验的另一种间接方法,电机固定在某一励磁电流,在三种低于额定值的转速下 进行空载温升试验,将三次试验所测得的励磁绕组温升值(A(9fl、A知、A屯)与转速的关系绘制于图12 上,并将曲线外推到额定转速得到A知,即为在此励磁电流时的励磁绕组温升,对于汽轮发电机咖、 A(9f2、A知,应换算到冷却介质温度为40XX换算方法见6. 6. 3. 4中的a)然后再作曲线外推求得A(9fl。 额定励磁电流时的励磁绕组温升为:

a.   汽轮发电机

..,                          A(9f( ^2)2 - A(9f

厶知=A0人 y} (l H                                   1               77-rii                                        ( 41 5

1 h} ^ 疋+40 + A的一(免广

b.   其他电机

r ,                          Mf (争 r .—A 么

= A(?f( (l +                            LjJ                “• ( 42 1

式中:民——为三次试验时冷却介质温度的平均值,。C,

试验时最低转速选择不宜低于50%如。一般可选70%«n,80%«n,90%Wn三种转速,但应避开机组 的临界转速。励磁电流的选择应尽可能大些,但必须保证在最高转速时的电枢电压不超过额定值的 120%,同时还应考虑到在试验中,由于铁心的高度饱和以及风量减少,铁心温度和定位筋、端盖、机壳、 齿压板,紧固螺栓以及其他漏磁所经过的结构件的温度将较高,励磁绕组由于风量减少引起温升增高, 因此在试验中要严密监视各部分的温升,使其不超过允许值,铁心温度可控制在低于允许温度5〜 WV,结构件的温度控制在不超过15CTC,励磁绕组温度控制在相应的允许温度范围内,否则应进一步 降低试验时的励磁电流



励磁电流和电压调整率

7.1  在空载过励的情况下并在额定电压和额定电枢电流时励磁电流的测定 7.1.1零功率因数过励试验

试验时被试电机作发电机或电动机运行,作发电机时,有功功率应为零,若有困难发电机也可带部 分有功负载,但此时功率因数应低于0.2,作电动机运行时,电机应无机械功率输出。'

1.  Vt空载过励,并在额定电压和额定电枢电流时电动机励磁电流的测定

如在零功率因数过励试验时,电枢电压,电枢电流与额定值偏差在土0,15标么值之内,则可用该试 验测得值,连同空载特性(见4. 4)和三相稳态短路特性(见4.5),用作图法确定对应于额定电压、电流时 的励磁电流。即将对应于零功率因数过励试验时测得的对应于电枢电压为U,电枢电流为厂励磁电流 为h的试验点,画在被试电机空载特性曲线上(图13中C点),在横坐标轴上取一向量OD使其等于三 相稳态短路曲线上对应于电枢电流1时的励磁电流,从C点向空载特性曲线作一直线CF平行于 横坐标轴,并使CF长度等于然后从f点作一直线平行于空载特性曲线的直线部分,与该曲线交于 H点,连接//C并延长到N点,使其长度符合:

UN IN

HC ~ I                                                     .(病3》

式中—对应于C点的电枢电流,A。.

然后将空载特性曲线沿着HAT平行地向右下移动,移动距离为//AT,在新曲线上可求得对应于额 定电压的A点,则A点的横坐标OB就是零功率因数(过励)时,对应于额定电压,额定电枢电流的励磁电流。

.

7.2额定励磁电流和固有电压调整率(仅对同步发电机和调相机)的测定 7.2.1额定励磁电流的测定

7.2.1.1直接负载法额定电枢电流,额定功率因数和额定电压时的励磁电流可以将电机直接加负载 到额定状态时测得。

7.2.1.2'保梯电抗法电机不能加负载到额定状态时,则可用保梯电抗法近似的求得额定励磁电流。 这个方法首先是要根据向量关系确定电势4,如图14(发电机时)和图15(电动机时h



图中JN为额定电枢电流,C/n为额定电枢电压,?k为额定功率因数角,及为正序电阻,xP为保梯电 抗(见7.么2)。

这样就可确定额定电压时对应于气隙线的励磁电流八和电压为尽时空载特性曲线上的励磁电流 与气隙线上的励磁电流的差值及。

再在短路特性曲线上找到对应于额定电枢电流时的励磁电流&后,用图16所提供的作图法确定 额定励磁电流




£p和JfN也可以用计算方法求得:

Ep = y/ (UNcosf^ ± INRAy + (f/Nsin^ + /NXP)2                                                              ( 44 )

式中:^氏在发电机时为正,电动机时为负。

Im = Iu+ V& + /ftsin^)2 + (Jftcos^)2                                                                       (45 )

若保梯电抗Xv未知,则在作图1415时可用aX,代替XPX,求法见11. 5,«为系数,如无过 去类似数据,则凸极电机可采用1. 0,隐极电机可采用0. 6,

7-2-2测定保梯电抗XP

保梯电抗可用以下方法确定。

4-                     2-2-1负载试验求保梯电抗试验在电机过励或功率因数为1时,并在接近额定负载的条件下进 。同时读取电枢电流及,电枢电压队,有功功率八,无功功率Qi•和励磁电流4,并由试验作出空载特

性曲线和短路特性曲线,利用以上所测数据代入下式计算这个负载下的JfL

; ItL — V (lfL + /fkLsiny^)2 + (iaiCos2 ........................ ( 46 ')

式中《 ——在空载特性曲线上与该负载试验时的电势EPI_相对应的励磁电流与气隙线上的励磁电流 之间的差值,A; ft——该负载试验时的功率因数角;

气隙线上负载试验时的电枢电压对应的励磁电流,A>

——短路特性上负载试验时电枢电流JL对应的励磁电流,A

则负载试验时的电势可根据空载特性曲线和气隙线及JfSL用图14和图15的作图方法求得。

保梯电抗&为:              

x = V^pL — (Uicosn 辽及-)2 — ^Lsina              ......... 47 )

Ii.

式中:/l/?,在发电机时为正,电动机时为负。

最好选择几个适当负载进行试验,以得到几个XP,—般情况下,这些Xp值应基本相等,取其平均值 后用7. 2.1. 2中所述的方法确定JiN

7.2.2.2零功率因数法求保梯电抗在图17上作2?,其纵座标为额定电压,横座标为零功率因数 (过励)特性上对应于额定电枢电压、额定电枢电流的励磁电流。通过F点作平行于横轴的直线CF,取 CF等于三相稳态短路特性上对应于额定电枢电流的励磁电流4,自C点作直线平行于空载特性的直 线部分与空载特性交于H,自HCF的垂线HKCF尺,线段HK的长度即为额定电枢电流时 在保梯电抗Xp上的电压AC/P。则保梯电抗XP可按下式计算

                                        **.(48)

V^T/n

当采用标么值绘图时,则保梯电抗标么值XP




7.2.3    固有电压调整率的确定

6. 2. 3.1固有电压调整率的定义见GB 755中的2. 36

7.2- 3-2直接负载法这个方法是将电机直接加负载到额定工作状态后保持转速和励磁电流不变,


逐步减小负载,直至空载,读取此时的电压C/。,则用下式计算电机的固有电压调整率。.

MJ                                                        x 1000/g                                                                       (49}

7.2.3-    3额定励磁电流法此时可用7.2.1中所求得的额定励磁电流,由空载特性曲线上找到与之对 应的电压t/。,则可用7.13. 2中所列公式计算电机的固有电压调整率。

7.3发电机和调相机励磁系统的顶值电压、电压响应比和电压响应时间的测考

试验方法见GB 7409GB 10585及该类型电机标准的规定。

8.自励恒压时电压调整性能测定

8.1稳态电压调整率的测定

8.1.1检查电压整定范围

4-  %% 1检查空载时的电压整定范围

检查时发电机为空载,处于冷态或热态下,其转速为该类电机标准规定值,调节电压整定装置,测定 发电机电压的最大值和最小值,此范围即为发电机冷态或热态空载时的电压整定范围。

8.1.1.2检査满载时的电压整定范围

检查时,发电机应保持满载功率和额定运行时的功率因数,转速为额定转速,分别在发电机冷态和 热态两种情况下,调节电压整定装置,测定发电机电压的最大值和最小值,此范围即为发电机冷态或热 态满载时的电压整定范围。

8.1.2稳态电压调整率的测定

测定发电机稳态电压调整率时应在冷态或热态下,按标准规定的电压,功率因数和转速进行。 试验前发电机为空载,调节转速到规定值。调整电压整定装置将电压整定在规定的电压调整率范围 之内。对不可控相复励发电机允许在测定前将负载及功率因数调整至额定值,而后将负载逐渐减小至 零,再重复将电压整定在电压调整率范围内。在试验过程中,电压调节装置应恒定不变,试验时,保持功 率因数不变,将三相对称负载从零逐渐增加至额定功率,再从额定功率减小到零,测取各点电压,逐点的 负载变化约为25%额定功率,在检查试验时测量点可酌情减少

根据发电机励磁系统的不同类型,以及不同的运行方式,稳态电压调整率可用式(50)(51)计算. 具体选用由该类型电机标准规定

<5stu =                    X 100%                                                                  ( S..C. !

式中:ut——从空载至额定负载与额定电压相差最大的稳态电压(按三相平均值),v;

C/n——额定电压,v

sau                                           k 100%                                                          (s. *

oU N •

式中:——分别为规定条件下,负载自空载至满载之间变化时,端电压(有效值)的最大值ft 最小值,V

8.1.3冷热态电压变化测定

试验时,先将发电机调整至额定工作方式,将电压整定装置固定不动,保持额定频率、额定功率与II .定功率因数运行,从冷态至实际稳定温度时的电压偏差,即为发电机的冷热态电压变化值。试验时F蠟 温度的变化应不大于10 K

8.2发电机在不对称负载工作时电压偏差程度的测定

试验时发电II在空载额定转速和额定电压下,先加25%额定功率的3相对称负载,功率因数为S. S (滞后),然后在任一相再加25%额定相功率的阻性负载,对可控硅整流器励磁方式的自励恒压发电机. 应加在有可控硅整流器的相测定线电压的最大(或最小)值。此最大(或最小)值与三相线电压平均值之 差再与三相电压平均值之比即为电压偏差程度。

对三相三线制发电机的加载方法按该类型电机的标准规定进行。

9转矩和转动惯量的测定

9.1    堵转流和堵转转矩测定 9-1-7:堵转试验

试验前,应尽可能事先用低电压确定对应于最大堵转电流和最小堵转转矩的转子位置,并将转子堵 住试验时,电机励磁回路的接线方式.应和实际使用时的起动接线方式一致。励磁回路中所需接入的起 动电阻值在有关被试电机的技术文件中无规定时宜为10倍励磁绕组的电阻值,被试电机的电枢绕组应 接到额定频率,电压可调实际平衡的电源上。当电源电压在额定值的20%以下时,将被试电机接入,然 慮尽快地升高电源电压,使电枢电流为额定值的200%左右(小型电机和使用电机自动测试装置进行试 验时,电流可更大些),并迅速同时读取三相线电压、三相线电流、输入功率或转矩(当直接测量时)为了 避免电机过热,试验必须从速进行。然后逐渐降低电源电压(此时频率应保持额定),用上述同样方法共 读8:9点,在最大电流至额定电流范围内均匀测取不秦于4点读数。如限于设备不能实测转矩时,当读 完最后一点的试验数据并切断电源时,应立即测量电枢绕组的直流电阻值。

9.1.2堵转电流和堵转转矩的确定

.根据试验数据,绘制三相电流平均值对三线电压平均值的关系曲线如图18所示,并将曲线上的最 高试验电压处顺曲线的直线部分延长,与横轴交于电压C7'点。

被试电机的堵转电流/kN按下式确定:

r


Tkn ^ (-3,) Tk                                                                                   ( 53 )

式中:rK一最高试验电压时测得的转矩N • m

如在试验时无法直接测得转矩,则堵转转矩可按下述方法计算,先计算转子堵住时输入转子的电磁 功率PM(kW)

M = Pu, - Pf.SPkK, X 10-3                                                            ( 54 )

式中:一最高试验电压时的输入功率,kW;

PFe——对应于最高试验电压时的铁耗,kW由图10确定;

Ik——最高试验电压时的三相电流平均值A 5 Rtl——紧接试验后测得的电枢绕组任意相的直流电阻。

根据Pm确定堵转转矩7\(N • m)

TK = 9 550                                                                      ( 55 )

N

式中:Pm——输入转子的电磁功率,kW;

»n-------- 被试电机的额定转速,r/min

用标么值表示时:

«k = ^                                                                             ( 56 )

如果图18中的电压电流关系曲线无明显的直线部分时(如实心转子电机等),可作曲线lg/K = /(lgt/K)如图19所示。从试验的最高电压处按直线延长,从延长线上查出对应于额定电压时的堵转电 流 Ikn


9-2标称牵入转矩的测定

测定标称牵入转矩时,被试电机的励磁回路应符合9.1的规定,标称牵入转矩可用直接负载法或加

速法测定。



9.2.1直接负载法

被试电机应接到额定频率,电压可调实际平衡电源上作异步电动机运转,被试电机的试验电压,应 在阻尼绕组及磁极的整块极不过热的情况下尽可能提高,一般应在额定值的50%以上,调节被试电机 的负载,使其转差率为0.05,同时读取被试电机的电枢电压、电枢电流、转速或转差率、输入功率,若负 载为测功机还应读取转矩。如果采用分析过的直流电机作为负载时,应同时量取分析过直流电机的端电 压、电枢电流和励磁电流。试验时还应记录被试电机励磁回路的连接情况和短路电阻的数值。

被试电机在转差率为s时的电磁转矩Tm(N • m>按下式计算:

m == 9 55.0 ys                                                                        :S.8.)

(1 — s)nN

式中:P——被试电机的输出功率,即负载电机的输入功率,kw;

P(,s——被试电机在转差率为s时的机械损耗,kW如无此数据时,可近似取值(5. 2.1.1)。 被试电机在额定电压时的标称牵入转矩TPin(N • m)按下式计算:

TKn = ( Uu l^, ) VM ……"…•…59 JE

式中:_•求得TM时的试验电压.

U'——由图18确定的电压值,V;

Tm——转差率S=0,05时求得的电磁转矩,N丨!!!

标称牵入转矩的标么值£Pin按下式计算:

•                                                                            : I n — U'\ P + P(m       r rn ^

^ = I u^w) • (T-^ —                                                                                      ( 60 )

试验中如果转差率为.O. Q5的点不易准确建立时,则可调节被试电机的负载,使转差率为0.05左右 取45点,按上述方法计算转矩,然后作出转矩对转差的曲线。从曲线上确定转差率为0.05时的转矩 值。

9.2.2加速法

被试电机接到额定频率,电压可调的实际平衡稳定电源上,使电机作空载电动机起动.电源电压应 调节到能使电机由SOKm到的时间约为1.5 min左右。在加速过程中,电源电压、频率保持不变、如 果电机能从静止状态起动的最低电压尚不能满足上述要求,则应进一步降低电源电压.直到上述要求满 足为止。但此时电机应采用其他方法帮助起动(例如用吊车帮助起动或先用较高电压起动,然后切断电 源使电机降速,待电机转速降到30%«n以下时,再加所需电压进行试验等)。在转速为30%«n80%»n 范围内,每间隔&10 s测量一次转速并记录时间。在转速为的〜范围内宜每隔35 s记 录一次,在试验过程中应注意电机是否过热。

当使用快速记彔仪试验时,加速到全值的时间可以比上述规定快些t

由试验数据作转速对时间的曲线,如图波所示,并求取錄K知处的曲线斜率$,该斜率可用下述 方法确定:以曲线上95%«na点为中心,取曲线上离a等距离的bc两点(b点的纵坐标不应超过 »N)这两点的纵坐标之差为横坐标之差为〜,所求的曲线斜率为g


.



电机在试验电压下转矩了ZN • m)按下式计算

Tpi = 9^ * S                                                                        *••..( 61)

式中:J——被试电机的转动惯量kg • m2

如用标么值计算,则:

T

JnM aJ

fpi = 91. 2 X 103Pn                                                                     ( 62 )

额定电压时的标称牵入转矩TPiN(N • m)为:

^n = (^^)2^                                                                                    (63)

如用标么值计算,则:

*                                                   / Un - Ur\2.                                                                .....

fpiN — ( y _ ^jl j (pi**…..……………..….…”:,*…….…^ 64 )

式中:U'—由图18确定。

9.3同步电动机失步转矩的测定

同步电动机的失步转矩可用直接负载法测定或用分析法确定。

9.3.1直接负载法

试验时宜用负载均匀可调的制动器、转矩测量仪、测功机或分析过的直流发电机作负载。被试电动 机应接到额定频率、额定电压实际平衡的电源上,将被试电机调到额定负载状态下运转,然后保持励磁 电流不变,逐渐增加被试电机的负载使之失步,在失_步瞬间从制动器、测功机或转矩测量仪上测量得的 转矩数值,即为被试电机的失步转矩。

如果被试电机的负载为分析过的直流发电机时,则被试电机的失步转矩,可由失步瞬间测得的直流 发电机输出功率,并根据效率曲线求出其输入功率,即为被试电机的输出功率P用下式确定被试电机 的失步转矩7^(N •!!!):

Tp„ = 9 550 — — - -                                                             (65)

wN

式中Pm----- 被试电机的机械耗,kW

9.3.2分析法

如被试电机不能用直接负载法测定失步转矩时,可用分析法确定,同步电动机的失步转矩的标么值 &按下式计算

& = £ ‘........... (66)

(1-1)                                             :                     

式中:/fN一被试电机的额定励磁电流,A;

h——对应于额定电压时的空载气隙励磁电流,A见图15;

幻一被试电机的直轴同步电抗的不饱和值,标么值(11. 2)

被试电机的交轴同步电抗,标么值(11. 3.1)



9.4电动机的短时过转矩试验

同步电动机的短时过转矩,宜采用负载可调的制动器、测功机、分析过的直流发电机或其他能直接 测量电机轴上输出功率的仪器、设备进行测量,过转矩倍数及持续时间按GB 755或该类型电机标准的 规定。

试验时被试电机应接到额定频率、额定电压、实际对称的电源上,并调节到额定功率附近运转,使电 机温度接近工作温度(也可紧接在温升试验后进行)然后保持励磁电流不变增加被试电机的负载,使其 转矩达到规定值,试验中被试电机不应产生失步、冒烟、臭味和有害变形等异常情况。

9-5转动惯量的测定 9.5.1扭振试验

扭振试验法适用于160 kW及以下电机的转动部件的转动惯量测量。

转动部分应悬于金属的或由高强度均质材料构成的悬丝上,如图22(a)所葳B悬丝的直径或长度应 按其扭振周期T不小于I s来选择。悬丝的机械强度应与旋转部件的质量相适应。悬点应准确地位于其 旋转轴线上。                                                                                                                                                                 '

使转动部件做扭振并确定其周期T此时,单侧扭角不应大于25°

应用同一方式在同一悬丝上确定标准块的扭振周期IV。标准块的转动惯量用计算方法确定。


被测试的转动部件的转动惯量J(kg m2)按下式计算:

68

文本框: :68 :::

式中标准块的转动惯量kg • m2;

T——转动部件的扭振周期s

Tn——标准块的扭振周期,s

已由计算得出转动惯量的标准块,也可以固定在被测试转动部件的轴上,如图22(b)所示。此时,被 试转动部件的转动惯量■/(kg • m2)由下式确定:

:69

文本框: :69 :JNr2

T'lTz

式中:JNr标准块的转动愤量,kg • m2

T——被测试转动部件的扭振周期s; rN——被测试转动部件带标准块一起的扭振周期,s

比较重的转动部件可悬于两个平行的悬丝上,悬丝要对称于转动部件的转动轴线并固定其上,如图 22(e)所示。悬丝长度和悬丝到转动部件轴线的距离r应按扭振周期T不小于1, s选择,单侧扭角不应 大于10



使转动部件扭振并测量其周期CH此外,应确定转动部件的质量0«)。被测试转动部件的转动惯 量JXkg!#)按下式计算:

70

文本框: :70 :248f^.T2

式中m--------- 被测试转动部件的质量,kg;

r——由悬丝到转动部件轴线的距离m;

l«ci------- '悬丝长,m;

T——转动部件的扭振周期,s

9.5.2  辅助摆摆动试验

辅助摆法可用于功率为101 000 kW电机的转动部分的转动惯量的测定。对于也能用扭振法的

转动部件优先采用扭振法。                                                                                                                                                   •

转动部件应置于平衡机的轴承上。带滚动轴承的转动部分可以置于本身的轴承上,若在已装好的电 机上试验,对有滑环的电机应将电刷抬起》

用辅助摆法确定转动惯量时,应在被测试转动部件的轴上,用摆杆装上附加质量(mf)如图23所 示。选择此质量时应使摆杆质量与其相比可忽略术附加质量也可以固定在转动部件的外表面或皮 带轮或联轴器上。辅助摆应按其振动周期CH38 s考虑。

将转动部件与固定其上的辅助摆摆动,此时¥侧扭角不应大于15°。摆动周期(T)应按几次摆动的 平均值确定。为保证其摆动周期测量准确,应在摆经过其静平衡位置的时刻之间进行测量。

被测试转动部件的转动惯量J(kg • m2)应按下式确定:

J = m{ 2487’2 — a)                                                   ••••( 71 )



式中:!~^辅助摆的质量,kg;

~辅助摆的重心至转动部件轴线间距离,m;

T摆动周期,s

为了校验得到的转动惯量值,必须用另一数值的附加质量重复试验。

9. 5. 3自减速试验

自减速试验法可用于确定功率在loo kw以上的电机转动部件的转动惯量。试验方法见k 当损耗已知时,可以仅做相应的一项自减速试验,然后用5,5中相应的公式算du 如果转速不可能超过额定值,则可在〜80%〜段上取一点作为测试转速,此时必须测定在 该转速下的损耗。

如果为了提高电机转速需要接上驱动电机,且在试验过程中不能脱开原动机,则已知损耗项应为全 机组损耗。这样*应由得到的转动惯量减去驱动电机和联轴器的转动惯量。

10过电流和机械强度试验

10.1偶然过电流试验

同步电机进行偶然过电流试验时,应处于接近热状态。试验时应迅速调策电机电枢电流至规定的电 流倍数,偶然过电流的倍数及持续时间按GB 755或该类型电机标准的规定。此时电机的频率为额定 值,电枢电压尽可能接近额定值。

如因条件限制不能按上述方法进行试验时,允许按该类型电机标准规定在短路情况下进行试验在偶然过电流试验中,电机应不发生冒烟、臭味和有害变形等异常情况。对水内冷电机及高线负荷 电机,要注意端部结构过热。

10.2  过载试验

过载试验时电机处于接近热状态下,并保持额定频率、额定电压及额定功率因数不变。过载数值及

试验时间按该类型电机标准的规定。在规定的试验时间内,发电机及励磁装置应不发生任何异常情况。

10.3 短路机械强度试验

本试验系破坏性试验,.试验前必须仔细检查电机装配及安装质量,如电枢绕组端部綁扎是否牢固; 转子紧固螺母是否旋紧,电机基础是否处于良好状态;底脚螺栓及螺母是否旋紧等。试验前,应测定绕组 对机壳及相互间的绝缘电阻。

在进行突然短路时,不允许有人留在被试电机、短路开关及引线(尽可能短)附近,以保证人身安全. 试验时电机应接近工作温度,如无其他规定,试验应在电机空载而励磁(他励)相应于1. 05倍额定 电压下进行,短路共历时3 s

消除短路后,应不产生有害变形且能承受耐电压试验。

10.4 短路电流试验

短路电流试验方法见11. 6

11参数测定

11.1说明

在本试验方法中,所有参数的测定鄣是按电枢绕组接成星形的情况来考虑的。如果绕组实际接成3: 角形,则用下述各方法测定的参数值相当于一个等值星形绕组的参数。

各种参数用标么值表示为宜。在标么值制中以额定电压W(v)和额定视在功率*Sn(VA)为基值,在 此情况下基值电流/N(A)为:

/n = -^― (A)                                                                   -(72 )

基值阻抗&(0)为:

z^f, = k m .............................................................. ...

励磁电流的基值取空载特性曲线上对应于额定电压的励磁电流。在运算时,为了方便起见可以先采 用实际值计箅,然后再换算成标么值。在下面的公式中,小写宇母代表标么值,大写字母代表物理值,在 使用物理值时电压以伏表示,电流以安表示,电阻和电抗以欧表示,功率以瓦表示,无功功率以乏表示,

时间以秒表示。

各参数选用的试验方法见表3

3

参数

试验名称.

条号

饱和值或 不饱和值.

X*

空载试验及短路试验 低转差试验

11.2

11. 3.2 '

不饱和

不饱和

优先选用

Kc

空载试验及短路试验

11. 2

 

 

 

反励磁试验 低转差试验 负载试验

11.3.1 11.-3. 2 11. 3. 3

不饱和或饱和 不饱和. 饱和

优先选用



GB/T 1 02993

参数

试验名称

条号.

饱和值或 不饱和值

X^d

三相突然短路试验 电压恢复试验

11. 6

11. 7

不饱和或饱和 不饱和

优先选用

x”A

.三相突然短路试验 电压恢复试验

特定转子位置试验 _ 任意转子位置试验

11. 6 11, 7 11.8 11.9

不饱和或饱和 不饱和 不饱和 不饱和

优先选用

X\

特定转子位置试验 任意转子位置试验

11. 8 11.9

不饱和

不饱和

 

xa

电枢漏抗作图法 抽转子试验

11.4

11.5

 

 

X,

零功率因数(过励)试验 负载试验

7. 2. 2 7. 2. 2

 

优先选用

x0

单相电压外施在三相绕组上的试验 两相对中性点稳态短路试验

11- 12 11. 13

不饱和

不饱和

优先选用

xz

两相稳态短路试验 逆同步旋转试验

11. 10 11. 11

不饱和

不饱和

优先选用

T&

三相突然短路试验

11. 6

 

 

T

S相突然短路试验 电枢绕组短路时励磁电流衰减试验

11. 6 11.15

 

优先选用 如用突然短路试验测取 则也要在同一试验中测定其 他情况下,用电枢绕组短路时劻磁 电流衰减试验求取

T%

、三相突然短路试验

11. 6

 

 

rAo

电枢绕组开路时励磁电流衰减试验: 电压恢复试验

11.14 11. ?

 

优先选用

T\

扭振试验 辅助摆摆动试验 自减速试验

11-16 11. 18

 

 

H

扭振试验 辅助摆摆动试验 自减速试验

11.16 11. 17 11. 18

 

 


!1«l氣空载特性曲親与三植麝态短虜编计算_

_1歩觀抗x4 #_**#性与三箱讒态矮翳馨敷_.,即取在同一励鐵电流下气腺线上___■藤着性上讓腾电流值之捃ia 24) ,re龜发非饱和置

*路比iQ由鸯载特性与三箱稳菡短路特性爾定》即取空载释性曲线上对麗于额定龜庄財的励磁 电麗镱甸短路'特性曲续上对应于电视財的励截电_之比<见圏24). s



11.3   反励磁试验、低转差试验和负载试验测定交轴同步电抗

11.3.1   反励磁试验

被试电机接到额定频率、实际对称的电源上,作空载电动机运行,逐步减小励磁电流直至失步为止, 如果电流为零还不失步,需变换励磁电流的极性,再逐渐缓慢地增加励磁电流,直到电机失步为止9测量 失步前瞬间的电枢电压f/«电流匕及励磁电流A则交轴同步电抗按下式计算:

^ = %) • U^E-yi^ =()……*••••—< ) 式中O)为电机失步时的励磁电流八所对应的空载电势标么值,通过对应于失步前瞬间电压那点直线 化了的空载特性曲线来确定(见图25)(Xd)为上述直线化的空载特性所确定的直轴同步电抗标么值。


若试验时,测得电机失步前瞬间的电枢电流&,则Xq即可用下式确定:

=芒〕.""………•…irt

由于饱和影响,从该试验获得的A值将随值而变。为求得非饱和值,外施电压必需低于0. 6倍 额定值.

1%3.2低转差试验

试验接线见图26,励磁绕组短路(直接短路或通过放电电阻短路),电机转子由动力机拖动至接近 额定转速,然后在电枢绕组上外施额定频率的三相对称电压,试验电压值为o. (n0. 2C7N,此电压应保 证被试电机不致牵入同步,外施,电压的相序应与转子旋转方向相同,接着将励磁绕组断开,调节拖动机 转速,使被试电机的转差率小于0.Q1(对实心转子电机,还应更小些)。待转差率稳定后,用指示式仪表 测量或用示波器记录电枢电压、电流和由集电环引出的电压,并量取被试电机的转差率。试验前,应先测 量剩磁电压,如超过外施试验电压的Q. 3倍,则转子应先去磁,即将励磁绕组接到一个低频电源上,电流 约为被试电机空载额定电压所需励磁电流的0. 5倍左右,然后逐渐降低其幅值与频率(如可能)。试验完 毕后.,将励磁绕组短路然后将试验电源切断。

按下式计算:



在所摄录的波形图(见图27)中如果Jmin与与[7_在时间上不吻合,则上述式子中的f/_ «/-)可采用.与相对应的电压值代替。

如果试验中电机的剩磁电压([/«•)为外施试验电压的0.10. 3',则电流值应用下式确定:



 

                    “(80)

式中人V为电流包络线上两个相邻的最大值之fn的一半。

剩磁电压小于外施试验电压的o. 3倍时,包络线上相邻的最小值之和的一半代表八^

用低转差试验求得的xq,只有在从该试验中求得的X,与1L 2中所得的Xd基本吻合时,才能认为 是正确的。否则,试验应在若干低转差值时反复做几次,然后用外推法求零转差时的xq值。该法求得的 交轴同步电抗为非饱和值。



x = V^pL — (Uicosn 辽及-)2 — ^Lsina               ......... 47 )

Ii.




113*3负载试验测定交轴同步电抗

Us'md

文本框: Us'md电机与电网并联运行<做发电机),功率因数为额定值,负载不小于o. 5倍额定有功功率。试验时.洌 量电枢电流CD*电压(c/h功率因数角#用两瓦特表法及负载角端电压与电势间夹角)。测量负载 角可用W光测频法或其他准确的方法。

Uin.xid

81

i (cosp sin^tan^) icos (沪十 §)                             £

11-4电枢漏抗作图法

在图邡上给.出空载持性和三相稳态短路特性,并用下式计算出补偿额定电流时的电枢反应所需励 磁电流分量'   =

.82

文本框: .82 ;WKVi

式中——电枢绕组每相匝数;

——励磁绕组总匝数;

Kva——电枢绕组的绕组系数; h——威磁绕组的绕组襄薮; ——电枢绕组的并联支路数; ——励磁绕组的并联支路数; 额定电枢电流,Aj



。在横轴上取点,为额定短路电枢电流时的励磁电流,再在横轴上从4点量取4C其长度对 g于上面计算的JVC ,f作横轴的垂线与空载特性曲线交于B,则所代表的压降就是漏抗fj 降。

电枢漏抗可按下式计算:

X=BC(用标么值作囝时)

xa =                         m                                                               83)

/T/n

式中:U28£0所代表的电压。

1:1.5抽转子试验

将被试电机转子抽出,在定子铁心膛内放一只测试线圈,测试线圈长度与定子铁心长度相符,宽度

等于一个极距(若每极每相槽数为分数时,则等于每一极距内最大整数槽宽,其端部在铁心端平面内沿 着径向朝着电机轴心伸展,测试线圈放在离铁心内柱面一个气隙距离处。

试验时将电枢绕组接至三相对称额定频率的电源上,增加电压07)测量电枢绕组磁化电流d 测试线圈电压(>和输入功率(P)。测试线圈电压应采用高内阻电压表进行测量。.

=yz2 -i?2 —                                                                                 84 )

式中:Z=                     (⑴;

u——电枢电压,V;

I------- -电枢电流,A


=xa — xb

h" i >nc

式中:~测试线圈电压Vs

I—                                  电枢绕组磁化电流A

电枢绕组每相每支路串联匝数;

测试线圈匝数;.

Kwa——枢绕组系数。

如每极每相槽数为分数则:

= ^                                                                     ——87)

^c*sin(fe*T!

式中:g>每一极距最大的整数槽数;

9—           每极每相分数槽数。

如不用测试线圈,可按下式作经验计算:

Q w2 ' K2 • f ' L'

. —- Ap-^ X 10-6 —-……(88 )

式中:f——电源频率;

P——极对数。



式中:LFe——定子铁心(包括通风沟)总长,m;


»v——定子通风沟数;

bs------ 通风沟轴向宽度,m;

t-- 极距,m

Xh值应优先采用试验法确定

11»6三相突然短路试验

一般情况下,只需测定电机参数的不饱和值时,在空载电枢电压为0. 25 C/N下进行三相突然短路试 验。如需获得参数的饱和值时,试验应在额定电压短路或结合短路机械强度试验(10. 3)进行测定。 11. 6.1试验按图29接线。被试电机一般应由被试电机的配套励磁机供给励磁,此时励磁机必须他励。 如果用独立的他励直流励磁机供给励磁,则励磁机的额定电流值必须大于被试电机额定空载励磁电流 值的两倍,且其电枢直接电阻不得大于被试电机配套励磁机的电枢直流电阻。拖动励磁机的动力机的功 率应保证在突然短路试验时,转速无显著下降。

试验时三相开关应同时合闸,每两相合闸时差不应超过15°电角度。测量短路电流应使用低感分流 器、空芯互感器或其他适当的电流互感器,后者仅在涉及交流分量时使用,此时应使短路电流超瞬变分 量的初始值在电流互感器特性的直线部分。

在录波器上对各波形位置适当安排好并进行试验调整后方可正式进行试验,三相突然短路电流的 '最大值/.(A)可按下式估算:

t 2 V~2 UK - /■ nn ^ ~y1 - la ............ ...................... ... 90 )

式中:《K——突然短路前空载电枢电压,标么值; x'd超瞬变电抗的设计值,标么值;

N                         额定电枢电流A



为确保人身、仪器安全应将分流器或电流互感器接在短路开关与中性点0之间,如图29所示。中性 倉9 #须可靠接地,电枢回路中所有连接必须可靠,接触必须良好,且短路连接导线愈短愈好。

11.6.2试验方法三相突然短路试验应在额定转速下进行,先将电机调节到所需电枢电压《/)卞作 空载运行。在短路前应测取电枢电压、励磁电流及励磁绕组的电阻,然后将电枢绕组突然短路,与此同时 用录波器摄录电枢电压、三相电枢电流、励磁电流等波形及时间信号,最后用仪表测取并摄录三相电枢


电流及励磁电流的稳态值。

摄录波形过程中要考虑三相开关的延时性,并严禁发电机励磁电流回路跳闸。

1V6.3数据处理将所摄录的电流波形的峰值绘制在等分坐标纸上,然后用平滑的曲线连接起来,这 就得到电流波形的上下两条包络线。如图30辨示。如果初始几个电流峰值之间的时间间隔不等,则应 按实际量得的时间隔绘制。

各相电枢电流中的非周期分量与周期分量可按下面的方法分开取任一瞬间上下包络线的纵坐标, 两者代数和的一半就是该瞬间电流的非周期分量;两者代数差的一半就是该瞬间电流的周期分量,再求 岀三相周期分量的平均值。

求瞬变分量A/'k和超瞬变分量时,先从电枢电流周期分量变化曲线中减去稳态短路电流 ,即得AI'K + ATk电流曲线,并将它绘制在半对数坐标纸' 此曲线可能大部分是直线,也可能只 是一条斜率连续变化的曲线,如图31所歲



a-当曲线的下半部分为直线时,将该直线延伸到纵坐轴上,则交点为短路电流瞬变分量的初始

Vs,如图31所职。

b.                                                                                                     当曲线的下半部为曲线时,在曲线上取AS两点。A点所对应的时间OA'可取0. 2 s或超瞬变 效应开始可以忽略不计的时间,其对应电流为A/a4点所对应的电流A/B = 0. 368A/a其对应时间 OS',如图32所示。电枢绕组短路时的直轴瞬变时间食数:Ta(OOA')秒。通过两点连一直 线,此直线即为A/'k的等值线,将它延伸到纵坐标轴上,则交点为短路电流瞬变分量的初始值A/'kw)

短路电流超瞬变分量定义为在半对数坐标纸上所表示的Ai\ + A/K曲线与相应的ATk直线之间 的差值。将超瞬变电流分量与时间的关系也绘制在半对数坐标纸上,如图31所示,并将它延伸到纵坐标 轴上,则交点的纵坐标为短路电流超瞬变分童的初始值A7"kw>

将各相电流非M期分量与时间关系绘制在半对数坐标纸上,并将这些曲线各自延伸到纵坐标轴上, 便可得到各相电流非周期分量的初始值(/吣、^^、八„)

所得数据也可用计算机进行处理。                                                              ...

11-6-4结果分析

U 6- 4-1非周期分量的最大可能值

32

文本框: 图32a.作图法将兰个非周期分量的初始值绘成同一起点M的三个矢量/Su/av/aw三个矢量中最 大的矢量(如八)绘在当中,在它的两侧各成60°夹角作其他两个矢量八、八v,通过三个矢量的终端作各 自的垂线,这三个垂线组成一个三角形,从起点M向三角形的中心引矢量,此矢量所代表的电流值就 是非周期分量的最大可能值人_,如图33所示。



b.计算法

八順=^V/L + /L-/4v-/a„                                  ………91 )

V3

式中:三相电流非周期分量的最大初始绝对值f

一其余两相中任意一相电流非周期分量的初始绝对值。

11.6.4.2直轴瞬变电抗可按下式计算

__ ^<q>

C^K(ep) + A/'gxoj

 TOC \o "1-5" \h \z [XU -= j——1                                                                                   (92 )

^                         2K(oo) + At K(0) ^

11.6.4-3-直轴超瞬变电抗叉^可按下武计算

A a = ~3=r                                                    5

/T (/kcoo) + ArKC0) + A/\<0))                                                       *

X"K *kco=> +                  + Al-K<0)) --- •**"**"                                        -< 93 )

11-6.4-4电枢绕组短路时的直轴瞬变时间棄数T'd是电枢电流瞬变周期分量自初始值衰减到0.368 倍的初始值所需的时间,对11. 6. 3(b)中的情况,T'd就是图32(OB'—OA)所代表的时间。

11.6.4.5电枢绕组短路时的直轴超瞬变时间常数T\是电枢电流超瞬变周期分量自初始值衰减到 0. 368倍初始值时所需的时间。如果超瞬变周期分量衰减曲线起始部分不是直线,则应将衰减曲线的直 线部分延伸到纵座标轴以得到计算T\所需的超瞬变分量初始值。

11.6.4.6电枢绕组短路时的非周期分量时间常数ra是电枢电流非周期分量人自初始值衰减到 0. 368倍初始值时所需的时间。

11.7电压恢复试验

被试电机电枢绕组三相对称短路,然后由动力机拖动到额定转速,调节励磁电流到相当于空载特性 曲线上直线部分的某一电压(一般可为o. 7C7N)所对应的数值。励磁回路的要求应与三相突然短路试验 中所规定的相同。测取此时的电枢电流A然后将三相短路开关同时断开,同时用录波器摄录任一电枢 电流和任一线电压的恢复波形。将稳态电压与恢复电压的包络线之间所确定的电压差值随时间变 化的关系曲线绘于半对数坐标纸上,见图34,并将曲线延伸至短路断开的瞬间。此曲线所代表的电压为 瞬变电压分量M/'与超瞬变电压分量At/"之和。将此曲线的直线部分延伸到纵坐标轴上,即得瞬变电压

mi


分量的初始值曲线ACT+AC/"与相应的值之差即为苘一时刻的超瞬变电压分量f a.直轴瞬变电抗按下式计算

:Pioai,Mj' im

/3~/k

.                             r^d =                                                                                  ….…”.m

式中:/K——紧接在短路开关断开前测得的电枢电流,Ab-直轴超瞬变电抗按下式计算

ft.                (0) —

»/*T/k

I — .Aw7 (fl) &l^r(n

95

c-电枢绕组开路时的直轴瞬变时间常数。是瞬变电压分量自初始值ACTw衰减到QS68AC/;®> 时所需要的时间。

.



将励磁绕组通过交流电流表或电流互感器短路,并将额定频率单相可调的电压外施在电枢绕组的 任意两相间。缓慢转动转子到励磁绕组中的感应电流最大时为止,此时为直轴位置,然后将电枢电流调 节到某一数值(0. 050. 25JN)稳定后测取电枢电流,外施电压C/i和输入功率A接着降低外施电 压,转动转子到励磁绕组中的感应电流为最小时(此时感应电流接近于零)为止,此时为交轴位置,再将 电枢电流调节到某一数值(0. 0525/n),测取此时的电枢电流/2,外施电压U2和输入功率尸2。 直轴超瞬变电抗按下式计算:        -

式中:

ZV-

可用上式求交轴超瞬变电抗XV只要把注脚d改为ql改为2就可以了。

11.9  任意转子位置静测试验 接线与图35相同。

试验时将励磁绕组通过交流电流表或电流互感器短路,把额定频率的单相可调电压依次加到两相 串联的电枢绕组出线端上,然后将电枢电流调节到某一数值(0. 25知左右),测取电枢电流八电枢电压 C/转子电流I,和输入功率P在三次试验中转子位置要保持不变,如有必要应将转子堵住。

11.8中的公式计算每两相电枢绕组出线端之间电抗xuvxvwxwu(原公式中注脚d分别以所 加电压的出线端uvvwWU替代)      .

直轴超瞬变电抗X"d按下式计算:

97

文本框: 97X",

式中:Xmtii ~

AX = -^a/XuvXXxJy- Xvw)+-^vw(-^vw_^Wu)                  (-^WU-^Uv)

AX前的士符号由下述方法确定:如测得的三次励磁回路电流中的最大值与测得的最大电抗相对 应时取“ + ”^如测得的三次励磁回路电流中的最大值与测得的最小电抗相对应时取号。

交轴超瞬变电抗X"q按下式计算:


式中AX前的符号由下述方法确定:如在励磁组测得三个电流中的最小值与测得的电枢电抗中的 最大值相对应时取“ + ”;如三个电流中的最小值与测得的电枢电抗中的最小值相对应时取号。

11.10   两相稳态短路试验.

接线见图36所示,将电枢绕组两相短路,被试电机拖动到额定转速,调节励磁电流使电枢电流达到 所需数值,测取短路电流2K2,短路相与开路相之间的电压U及对应于上述电流、电压的功率尸,若需要 考虑谐波影响,还应测取对应于上述电压电流时的无功功率Q。为了避免实心部分过热,当试验电流超 过0. 3/n时,两相稳态短路试验的时间应限制到只要可以在仪表上读出数据即胃4

对凸极电机,如其振动不超过允许值,电流可以增加到额定值,对隐极机,电流通常限制在0.5倍额 定电流以南。



忽略谐波影响时.负序电抗按下式计算:

Xa = 7f7L5 X2 =警〕                                                                      •"••••(99)

考虑谐波影响时,负序电抗与电阻可按下式计算:

 TOC \o "1-5" \h \z — IP p2                                              1

X2=p*F+^-7f5

                        (100)

( u2 q2              1

lr^7*F+7*7fJ                                   (101)

应在几个短路电流值下测定所有数据。每一测得的短路电流均须算出负序电抗和负序电阻。在这 些试验数据的基础上,分别绘制电抗电阻与电枢电流的关系曲线。电流等于/T倍额定相电流时的 和2作为额定电流时的负序电抗值和负序电阻值。

11.11逆同步旋转试验

试验接线见围37„试验前把励磁绕组短路,然后将被试电机拖动到额定转速,电枢绕组外施额定频 率,实际对称的低电压,相序应使电枢磁场的旋转向与转子的旋转方向相反。调节外施电压,使电枢电 流为所需值(o. 15/n左右),测取线电压C/、线电流I和输入功率P

如果被试电机的剰磁电压超过外施电压的30%时,试验前应将转子去磁。


负序电抗x2按下式计算:

X2 = Vzi - Rl         (x2 =                                ( 102 )

式中:

Zt=vrAz^

=;0产青〕

I~测得电流的平均值,A;

U’~得电压的平均值,V



11-12三相绕组外施单相电压试验

试验接线见图38。先将励磁绕组短路,电枢绕组三相首尾串联。拖动被试电机到额定转速,电枢绕 组上外施额定频率的单相电压,调节电压使电枢电流为所需值(0050.25iN)同时测取外施电压f/绕组电流I和输入功率尸,则零序电抗与零序电阻按下式计算:

X。其                                  O =-r!                                [1]••…               (103 )

式中:

Zo=rAz^v^}



[1]                                                                                                           X= \!Z\ - R\ J Cx0 = \!z% — rD       —…“**.. ( 104 )



当电枢绕组只有四个出线端时,允许将电枢绕组三相并联进行试验,但缺点是三相绕组中的电流可 能不相等。试验时应测量通过三相绕组的总电流八外施电压U及输入功率P这时零序电抗与电阻应 按下式计算:

式中:


Ro=^-i{r0-

如因设备条件限制,不能拖动到额定转速时,亦可在静止时测量。此时应改变转子位置,每次转动的 角度相等,并测量各位置的笟,取各次电抗的平均值作为被试电机的零序电抗。

11-13两相对中性点稳态短路试验

试验接线见图39先将枢绕组两相对中性点短路,拖动被试电机到额定转速节励磁电流使通 过中性点连接线的电流达到所需值(0.fc 25/n),同时测取开路相到中性点间的电压f/,短路相线 端与中性点'间连接线所通过的电流/。。若需要考虑谐波的影响,还应测取对应于上述电压电流时的有功 功率P和无功功率Q

忽略谐波影响时,零序电抗按下式计算:

I?=i r^0 =                                                                                               (io5 >

*0 *(j <

.考虑谐波影响时,零序电抗与电阻按下式计算:



电枢绕组开路时励磁电流衰减试验

电枢绕组开路,被试电机由一原动机拖动到额定转速,调节励磁电流使空载电枢电压为额定值,突

然短路励磁绕组。必要时励磁绕组电源应在P. 02 s内切除。

试验时T可用一限流电阻与励磁绕组串联限制直流电源短路电流:

用示波器摄录电枢电压、励磁电流及集电环电压的示波图。后者是为更正确地确定励磁电流开始衰 减的瞬间(零时刻)及该瞬间的初始电压。

将示波图所得的电枢瞬态电压与剩磁电压之差对时间的关系绘于半对数坐标纸上。则该电压差值 自初始值衰减到6. 368倍初始值时所需的时间即为直轴瞬变开路时间常数7\。。

11,                        15电枢绕组短路时励磁电流衰减试验

电枢绕组短路,被试电机由一原动机拖到额定转速,调节励磁电流使电枢电流为额定值,突然短路 励磁绕组。.切除励磁电源的时限与对短路电流的限制与11.14相同。应摄录任一线电流、励磁电流或集


电环电压的示波图。从示波图上所得瞬态电流与由剩磁M所产生的电流之差对时间的关系绘于半对 数坐标纸上。电枢绕组短路时直轴瞬变时同常数是上述电流差值自初始值衰减到0. 368.的初始 值时所需的时间。

11-16振试验

试验方法见9. 5.1如仅用一根钢丝悬挂时,试验应做两次,一次用转子本身,另一次用转子连同一 只飞轮式皮带轮。单弦悬挂时单向扭转角不应大于S5%双弦悬挂时不应大于10\

从本试验可以确定加速时间7^(s)和储能常数

加速时——加速转矩等于额定有功功率(输出)与额定角速度之商并维持不变时,将同步电机 的旋转部份从静止状态驱动到额定转速所需的时间。

对同步调相机。以额定视在功率(输出)代替额定有功功率。如测定机械连接机组的加速时间,则加

转矩由主同步机的额定功率与额定角速度计算。

储能常数一一转子在额定转速下储存的动能与额定视在功率之商。

T„ =- 10. 97 ^ X 10—6                                                                                   ( 108 )

M ^ i* 48 ^ M 10-*                                                                                         ( 109 )

式中:』一一转动惯量kg . m2,j

m:-- 额定转速

Pvr"额定有功功率kw

-额定视在功率kV * A

单弦悬挂时的转动惯量用公式(69)计算,双弦悬挂时的转动惯量用公式(70)计算。

11.17辅助摆摆动试验

本试验适用于滚动轴承电机。

把一个辅助摆(一端有一固定重物的杠杆)装在与水平放置的电机轴线成直角的平面内。辅助摆的 质量为已知,且愈小愈好。也可以用一已知质量的重物附加在转子或皮带轮的轮周上代替辅助摆。将辅 助摆由稳定位置偏移衣右测量摆一次的时间。

从本试验可以确定加速时间和储能常数,使用公式与1116中的公式相同,其转动惯量由公式(71)

计算。

11.18自减速试验

本试验在被试电机轴上没有附加飞轮质量的情况下进行,试验方法见55。测量转速从1.1降至 fi- 9标么值,或从1. 05降至0. S5标么值之差〜所需要的时间A«

加速时间                                                      To = £ * &Pfs ............................................... ... .............. ................. . 110)

储能常数                                                                                     FlW5^PFe ............................. ^ 111 )

式中:Pfw——额定转速时的机械损耗,kW;

PFe——额定转速和试验电压下的铁耗,kW; iV——额定有功功率kW

5^——定视在功率,kV* A

11-19用已知的试验参数计算确定其他参数

11-                         19-1参数xvxhri和相互间有下列关系:

.                            xd • rd = x• :rd0                                                           ••••                    <:i::

从库一关系可以根据已知的xd和其余三个参数f d:rd:rd中的任意两个参数求得另外一个参

数。

11.19- 2已知x"dx"q的试验值按下式计算负序电抗:

X2 = ^±^                                                                                             (H3)

11.19.3          用已知在电枢电流下量得的3/2及、损耗(ua)和电枢绕组的杂散损耗(&),按下式计算电枢 绕组的正序电阻:

^1 *顆 P°u*3g Pd,= fi咖 + pD ..... (114 )

R,值是测量损耗时的绕组温度所对应的电阻。八丨和的测定见5. 4. 25. 4. 4'

11.19.4          由已知x2和及,的试验值按下式计算额定频率/N时的电枢短路时间常数:

Ta = 2 上氏                                                                                     <115)

式中x2为饱和值。



图中Dx为被试电机的电枢绕组,Dy桥臂中性点设备的三相绕组,其等值直流电阻为RyDz为直流 电源中性点设备的三相绕组LP为桥臂滤波器,其等值直流电阻为RlpRp为电流调整器,D扼流圈RN为标准电阻,US为桥臂比例臂电阻,R2R'2为桥臂比较臂电阻。

A2. 2桥臂中性点设备应采甩其额定电压不低于被试电机额定电压,具有良好的电压对称性,且铁心 不饱和的三相五心设备或三个相同的单相设备。此时桥臂滤波器可采用图A3线路。



A3 中山=0. 2 H=810 HiLs=0. §35 Hc ^(50.6 fiF(§OHz 时)

135. 2 fiF(60 Hz 时) c = (32 mF(50 Hz 时)

3 22.3fiF(60Hz 时)

hL3的实际值与上述推荐值有出入时,ClC3也应相应改变:

H.F(5.0 Hz 时) ^F( 60 Hz 时) juF(5D Hz 时)

[10.1 7. 05

hr

L13

Cs==i n

文本框: [10.1 7. 05
hr
丨L13
Cs==i n
~ /nF(60Hz 时)

如果采用带有次级绕组的设备作为桥臂中性点设备时,建议将次级绕组接成三角形以减少三次谐 波电压。

如采用三相三心结构的设备或三相电机作为桥臂中性点设备时桥臂滤波器可采用图A4线路。图 中L4 = 20 H或以上,而且其额定电压应不低于被试电机的额定相电压。其他参数值与图A3中所用的 相同。



滤波器中采用的电容器应具有较高的绝缘电阻,对双星形接法的电机也可采用这种滤波器。

A2.3直流电源回路中性点设备应采用额定电压不低于被试电机的额定电压、电压对称性良好的三相 电力变压器或电机。采用变压器时宜将次级接成三角形,以减少三次谐波电压。在OxOz间不宜采用 电容器,以免产生谐振而引起危险的高压。

A2.4 D为扼流圈。以采用铁心带气隙的电感线圈为宜。当扼流圈中通过直流电流时,其电感值不宜小

CTT

^! JUO-4H,其中f/N为被试电机的额定电压,h为测量时所需通入的直流电流,在试验中可根据直

流电流表读数L与交流电流表的读数J〜的大小来估计电感值是杏足够疋常时€<1. 2A2.5 为标准电阻,可按表A1选择。工作电流J不应超过被试电机额定电流的10%

A1

被测电阻2?x n

标准电阻尺 N

a

j:作电流J A

标准电阻的额定电流 A

标准电阻的最大电流 A

00Jr^0,;BJ

0. 001

10

17-3

86

o. oi :o, i

0.01

10

&.S

17

0. 1 J

0-1

5.S

1.7

f

 

1

 

0.55

1.7 .

10〜獅

w

a 5.5

• B ■

0. _


-42.6桥臂电阻应与办、凡P相配合,使知++凡尸私在试验中的电阻值可能变化。此 时可到电单臂电桥原理平衡,即将Ki合向单桥位置2,调节第一桥臂1QP使检流计指零,再从此测得 的iqpa值中减去上一次测量中得到的值,即为所需的的电阻值。                                                             '



为了保证测量的准确度,^Y+i^LP*尾中所占的比例不宜太大。

A3操作步骤

A3.1在电机实际冷状态下,保证电源母线无电压,将合向单桥位置2,闭合^、尺2、尺2、尺3,调节第 一桥臂1QP,使检流计指零,再从此时测量的1QP的电阻值中减去上一次测量中得到的i?x,即得到所 需的值,此时:

Ry + Rlp + Ru ='1

A3.2&合向双桥位置1,闭合尺2,调节电流调节器灸p使工作电流达到所需的数值,调节尺2/?'2 使检流计指零,然后将工作电流减小到接近于零,断开尺2、尺3dz,此时测得的电阻冷态值为:

xi =n • ^                                   -"“A2)

测量电阻冷态值时,应同时测量绕组的冷态温度。

测量冷态电阻值或热态电阻时,每次都应改变蓄电池极性,即将k3倒向,测量两次,取平均值。倒 换时,必须先调节私使电流接近于零后才能进行。

被试绕组冷态电阻值也可用分相分支测得的冷态值,按其线路计算得到,应扣除引线电阻。

A3,3在电机运行时,闭合弁关尺按照上述步骤先平衡,并测出电机在运行时的电枢绕组 热态电阻值

A3.4被试电机电枢绕组的温升为:                                 

A0 = Rx2~-Rxj+ +H -                                (A3)

^X1

式中:疋 见公式(13):

^——冷态电阻值测量时的绕组温度C i

&Z——测量热态电阻值时的冷却介质温度,C o

A4注意事项

A4.1所有接线应按被试电机额定电压考虑,测量时应遵守高压带电操作规程,并应单手操作。

A4.2被试电机投入运行后,在测量热态电阻值前,应先用高压测电器测量OxOyOz互相之间的电 压,如出现危险电压,应查明.原因并排除后方可进行带电测温操作。开关K2K3应能承受C/6xoy而不被 击穿

A4.3有可能时*可将被试电机中性点可靠接地(此时同一网路中不应存在其他接地点),而将OyOz 通过低压击穿保护间隙接地(如图A5所示),否则应将测量仪器放置在良好的绝缘台上,并在绝缘台上 操作。绝缘台可在高压绝缘子上铺上绝缘板组成,各中性点之间可用球隙保护,此时检流计的光点电源 宜采用干电池。


A4.4所有使用的设备,绝缘台及绝缘用具都应事先进行绝缘保护试验。

A4.5在运行现场进行带电测温时,尚需采取必要的措施,防止继电保护误动作。

A4.6被试电机中性点和标准电阻'间的接线应尽量短而粗使其电阻值小于有可能时,应将标

准电阻Rn直接接在电机中性点出线端上。

A4.7桥臂中性点设备Dy直接接在被试电机£»x的出线端上并力求所有接线接触良好。

附录B

低压电机叠加法测温

(补充件)

本试验方法可在电机运行时,带电测量电枢绕组的一相热态电阻,也可在电机静止时不带电测量同 一相的冷态电阻,通垃计算,可获得该相绕组的平均温升。

试验设备可采用专用的低压带电测温装置。也可采用相应的仪器组成。

B1适用范围

本方法适用于工频或工频以上频率、电压400 V以下具有中性线引出的星形接法绕组,也适用于六 个出线端的三角形接法绕组。

B2接线及简单原理

B2.1接线见图B1和图B2,图B1适用于测量有中性线引出的星形接法绕组。图B2适用于测量三角 形接法的绕组。图中电痪1,电位1接被测一相的出线端,电位2接中性线,电流2可接除被测相外另两 相中任何一相的出线端



B2.2简单原理本方法是利用双臂电桥原理组成,扼流圈13D'是扼制桥臂回路和直流测量回路中 交流电流到最小的数值,使不至于破坏这两个回路。滤波器L用来滤去检流计回路中残存的交流分量: 补偿电阻R'的电阻值与D的直流电阻值Rd相等,使这两个桥臂的电阻得到平衡,为匣于计算可各无r

ooo Q。桥臂电阻艮的电阻值一般可在0"99 n之间调节tR2的电阻值分为ioioo2DG *:: 二 等四种阻值。Rn是大功率标准电阻,其电阻值约为0. «.~^RX(被测绕组电阻),并允许在每时卞通过破试电机的额定电流。测量时,接通直流测量电流,调节电阻R2使电桥获樽平衡,当电桥平衡时




试电机的额定电流。测量时,接通直流测量电流,调节电阻R2使电桥获樽平衡,当电桥平衡时:

文本框: 试电机的额定电流。测量时,接通直流测量电流,调节电阻R2使电桥获樽平衡,当电桥平衡时:B2. 3线路中各元件的技术要求可参阅GB 1032

B3捧作步骤

B1根据电机电枢绕组的接法(星形或三角形)接成图B1或图3B2所示线路。

B3.2在电机未通电时、测量绕组的冷态电阻。估计被测电阻的大小,选取艮和艮至一近似的数值, 以避免测量时检流计受到冲击、然后接通开关KP,断开使Rn接入线路。再接通开关K3K4,调节 变阻器RP,使测量用直流电流达到需的数值(一般为电机额定电流的3%〜具体可根据测量灵敏

度要求决定之),最后接通检流计开关K5,调节使电桥达到平衡状态,被侧绕组的冷态电阻可按照 (B1)式算出b测量完毕*应先断开开关K5,以避免检流计受到冲击,再断开开关K4K3,并将Ru脱离 负载状态。

B3.3电机进行温升试验时,用同样的步骤测量绕组的热态电阻。

B3; 4根据被测绕组的冷态电阻和热态电阻值,即可计算出绕组的平均温升值。

B4注意事项

B4*1测量时,有关电气设备的金属外壳应接地良好。

B4.2带电测量时,开关KiK2不能同时断开、以避免电机作缺相运转。

B4. 3测量时应最后接通检流计测量完毕、应最先断开检流计。

B4.4根据测量所需的时间及元件温升情况,适当控制测量时间,在不测量时,应使一切测量元件脱离 负载状态。

B4.5测量设备的裸露部分,应妥善防护,以免触电事故。

附录C 空载短路法求取励磁绕组温升时的A0

(补充件)

值可近似按式计算:

^ 40 —見)                                                                                                                                                                            

M = K^Ml + 0.                                           U )

式中:Aft——试验时测得的励磁绕组的温升,K;

0c——对应于Aft时的冷却介质温度Cs

K-~~ 见公式<13);;

A(?值也可由图C1C2中取得,图C1适用于铜绕组;图C2适用于铝绕组。



当空载特性曲线无明显直线部分时,本方法是为求得气隙线而给出的计算方法。在空载特性曲线接 近直线的部分找出三点尸Saf3t/M),如图di所示,一般的情况Pi大于

0. 2Un,P3小于0. SUN,P2介于AP2之间,然后按(D1)(D7〉式计算:

(■X") ^ Ii\ + la + la                                                                      (. Dl )

0     = U01 + U02 + U03                                                                                       ( D2 )

(XX) II + II + If3 ■.….•“                                                  < D3 )

(~XY^ — ItiUoi + IS2U02 + J]3U                                                (: D4 )

 TOC \o "1-5" \h \z n (Y)(XX) - (X)(XY)                                                                         .

0                                                                                      ^ 3 (XX) - cxy             ( D5 )

n ; 3(灯)一(X)(Y)                                                                                                            /TA s

1 ~ 3 (XX) - cxy                                                                         (t)6)

则可得到: _                                                  U0 ^ a0 + a                                         .................................................. ( D7 )

然后将直线匕。=/(W向右平移孕,即可得到气隙线



——电枢绕组的并联支路数

a,  -^励磁绕组的并联支路数

b ,--- 通风.沟轴向宽度m _(米)

c-——电容量,F(法》

----- 频率.HzC)

fm——额定频率,Hz(赫)

~储能常数S (秒)

■f^A (安〉

It——励磁电流,A<.安)

Im——额定励磁电流,A(安)

Ii0——空载励磁电流,A(安)

额定电压时对应于气隙线的励磁电流,At安) ■Ik—短路电流(安)

A—颔定电枢电流,A(安)

AWK——短路电流瞬变分量A(安)

——短路电流超瞬变分量,A(安)

 TOC \o "1-5" \h \z J—~-转动惯量.kg ▲ m2 (千克_米巧  „

系数

- 短路&            ..

——电枢绕组的绕组系数                  ..

^励磁绕组的绕组系数 .

.~悬丝长' . -

Ue——定子铁心总长m(米)

m---- ^质量kg (千克

测试线圈匝数 转数,r/min(转每分)

m--- 额定转速r/min(转每分)

定子通风沟数 P~.输出有功功率,kW(千瓦)

P,ua——电枢绕组中的/2及损耗,kW(千瓦

Pcuf——励磁绕组的损耗,kW(千瓦

Pa——杂散损耗kW (千瓦

PE——励磁机损耗,kW(千瓦

Pi-~励磁损耗,kW(千瓦

PFe——额定压时的铁耗,kW(千瓦

Pfw——机械损耗,kW(千瓦

Pin——输人有功功率,kW(千瓦)

Pu-^—电磁或率,kW(千瓦

Pn——额定功率,kW(千瓦

尸。——恒定损耗,kW(千瓦

PR——变阻器损耗;kW(千瓦>

——电刷的电损耗,kW(千瓦

整流元件的电气损耗kW (千瓦

■Pm~"自带励磁装置的损耗,kW(千瓦

——极对梦

Q——无功功率kVar (千乏

T一每极每相分数槽数_ q'——每一极距最大的聱数槽数 R-~电阻,n(欧)

札一零序电阻,n(欧)

R!——正序电阻,m欧)

.凡一负序电阻,欧)

艮一电枢绕组的直流电阻,a(欧)

R,~^励磁绕组^阻,m)■                                                              -

故一一基准工作温度时的绕组直流电阻,n(欧)

额定视在功率kv • A(千伏安)

<2)试验变压器的额定容量kv • A(千伏安) f<1)转矩N • m(),1 kgf • ra(千克力) = 9. 806 SS N • m(米) (2)周期,s('

.<3)财何常数,s(#> r:~电枢绕组短路时的.非周期分量时间常数s (秒)

T\——电枢绕组短路时的直轴瞬变时间常数,s(秒)

TnM——电枢绕组短路时的直轴超瞬变时间常数,8(>

一直轴瞬变开路时间常数,S(秒).


rj 一加速时间s (秒)

Tk——最高试验电压时测得的转矩N * m() Tm-~电磁转矩N . m(米)

Tpi——标称牵入转矩N • m(米)

Tp?~^失步转矩,N丨:!!(米)

THF~电话谐波因数

i--- 时间,s.(秒)

V      ~^电压V(伏)

U,——测试线圈电压,V(伏)

——i次谐波电压的有效值,V(伏)

C/N—额定电枢电压,V(伏)

Um一试验变压器的高压侧额定电压,V(伏)

U0——拚算到额定频率时的空窣电压,V(伏)

~电压调整率 Af/s——电刷上的压降V (伏)

■M?r~流元件的工作压降,V(伏)

MI'^^开路电压瞬变分量,V(伏)

ACf'——开路电压輯瞬变分量,V(J W——电枢绕组每相匝数 Wf——励磁绕组总匝数 x0零序电抗,fl(x2——负序电抗,n(欧》

Xa--- 直轴同步电抗,fK欧)

一直轴瞬变电抗,n(欧) x\直轴超瞬变电抗,n(欧) xp保梯电抗,m欧) xq交轴同步电抗,n(欧) xv—交轴超瞬变电抗,n(欧) x-~一电枢漏抗,m欧)

.zfl——零序阻抗,fl(欧)

~一负序阻抗,n(欧)

——基值阻^(欧)

6-~温度C (摄氏度)

Ad一温升,K(开)

A艮一电枢绕组温升,K()

A(?£——励磁绕组温升K (开)

H——定子铁心温升K C)

A短路温升,K(开)

A#——空转温升,K(开)

占务——空载温升,K(开) il  '效率

9~电压与电流间夹角


^——额定功率因数角 §负载角,端电压与电势间夹角 sM——自励恒压发电.机稳态电压调整率

A,——相当于i次谐波频率的加权系数

附加说明:

本标准由中华人民共和国机械电子工业部提出。

本标准由机械电子工业部哈尔滨大电机研究所归口。

本标准由机械电子工业部哈尔滨大电机研究所负责起草。

本标准主要起草人徐照昌、尚炳武、李宝金、隋锡维、朱昌谦、张惠康、瞿宝福、白亚民。 本标准于1967年首次发布,1980年第一次修订。




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