CN109270358B - 一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法，包括：首先将待测鼠笼型异步电机转子堵住，施于定子绕组转差频率的三相对称电压，使得堵转电流与某种负载状态下的定子电流相同，记录输入功率，定子电压，定子电流；堵转试验的转子铜耗等于输入功率减去定子铜耗、铁耗和杂散损耗，此结果即为负载状态下电机同样的转子频率和转子电流对应的等效转子铜耗。本发明的测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法采用等效的思想来测取鼠笼型异步电机负载运行工况下的转子铜耗。

Description

一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法
技术领域
本发明属于异步电动机损耗测定技术领域，特别涉及一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法。
背景技术
损耗测定方法直接影响电机效率指标评价及温度场分析，国家标准GB/T 1032-2012-10.3中测取转子铜耗采用传统的方法，即转子铜耗为转差率乘以电磁功率,而电磁功率等于定子输入功率减去定子铜耗、铁耗。由电机功率流程分析可知，上述的电磁功率的计算忽略了基频杂散损耗，即由肌肤效应产生的附加定子铜耗和端盖漏磁产生的涡流损耗。经验表明，对于中小型电机，传统的测取转子铜耗的方法是合理的。但随着电机额定功率的增大，基频杂散损耗也随之增大，电磁功率的计算就不能再忽略基频杂散损耗的影响，亟需一种新的能够考虑基频杂散损耗的测定方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法，以解决上述存在的技术问题。本发明通过采用等效的方法，可较准确地测取鼠笼型异步电机负载状态下的转子铜耗。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法，包括以下步骤：
步骤1，将待测鼠笼型异步电机的转子堵住不动；
步骤2，对待测鼠笼型异步电机的定子绕组施加转差频率的三相对称电压U1；
步骤3，调节步骤2中输入的电压U1，使得堵转电流I1达到负载运行状态下的定子电流值，待堵转电流I1稳定后，记录此时的电压U1、电流I1和输入功率P1的值；
步骤4，将步骤3测试的鼠笼型异步电机断电，测取并记录定子电阻R1的值；
步骤5，计算并获得鼠笼型异步电机等效转子铜耗，计算公式为：等效转子铜耗pcu2等于输入功率P1减去定子铜耗pcu1、铁耗pcore和杂散损耗ps。
进一步的，步骤1堵住转子的方法包括：用夹板夹住轴伸、用卡具卡住轴伸或用木板支撑轴伸。
进一步的，步骤2中，根据待测鼠笼型异步电机堵转试验的等效电路和计算公式
Figure BDA0001800681240000021
得到电压U1估算值，U1为
Figure BDA0001800681240000022
的幅值；
式中：
Figure BDA0001800681240000023
为定子绕组的相电压；
Figure BDA0001800681240000024
为定子电流；R1为定子端电阻；X2σ′为折算至定子侧的转子漏抗；X1σ为定子漏抗；R2′为折算至定子侧的转子电阻。
进一步的，步骤4中，将步骤3测试的鼠笼型异步电机断电后，在定子绕组温度变化前测取并记录定子端电阻R1。
进一步的，步骤5中，计算定子铜耗pcu1，如果定子三相绕组为三角形连接，则计算公式为pcu1＝2I1 2R1；如果定子三相绕组为星型连接，则计算公式为pcu1＝1.5I1 2R1，式中，I1为步骤3获得堵转电流，R1为步骤4获得定子端电阻。
进一步的，步骤5中，杂散损耗包括基频杂散损耗和高频杂散损耗，两者分别通过“抽取转子法”及“反转法”求取。
进一步的，步骤5中，铁耗值的获得方法：做测试鼠笼型异步电机的空载试验，由转差频率堵转试验的电压U1，查空载实验的损耗曲线来确定堵转试验对应的铁耗值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法从另一角度出发，采用等效的思想来测取鼠笼型异步电机负载运行工况下的转子铜耗。在正弦波电压供电的负载运行状态下，异步电机转子侧感应频率为sf1，同时转子支路流过一定的电流。本发明利用转差频率堵转试验的等效电路来模拟负载状态下转子支路的频率和电流情况，保持转子电阻和转子电流不变，同时考虑了定子铜耗、铁耗、基频杂散损耗、高频杂散损耗，即根据此低频堵转试验的功率流程，测取得到负载状态下的最终等效转子铜耗。
进一步的，本发明的步骤2中根据待测鼠笼型异步电机的等效电路初步估算了堵转试验定子电压，可防止因试验施加的定子电压过高，进而引起定子电流过大的问题。
附图说明
图1是本发明的一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法中转差频率堵转试验的等效电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
请参考图1，本发明的一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法，包括以下步骤：
步骤1，将待测鼠笼型异步电机转子堵住不动，将转子堵住的措施一般有：a)用专用夹板夹住轴伸、b)用专用卡具卡住轴伸、c)用硬木板支撑轴伸等。
步骤2，对待测鼠笼型异步电机定子绕组施加转差频率的三相对称低电压U1；由图1所示的电机堵转试验的等效电路，计算公式为
Figure BDA0001800681240000031
可得到估算值U1，U1是
Figure BDA0001800681240000032
的幅值；式中：
Figure BDA0001800681240000033
定子绕组的相电压，单位V；
Figure BDA0001800681240000034
定子电流，单位A；R1：定子电阻,单位Ω；X2σ′：折算至定子侧的转子漏抗，单位Ω；X1σ：定子漏抗，单位Ω；R2′：折算至定子侧的转子电阻，单位Ω。
转差频率堵转试验的定子电压估算值U1很小，一般为额定电压值的5％左右，由空载特性曲线可推算U1对应的励磁电流Im很小可以被忽略，即励磁支路可当成开路处理。
步骤3，调节步骤2中的电压U1，使得堵转电流I1达到负载运行状态下的定子电流值，待电流I1稳定后，记录此时的电压U1、电流I1和输入功率P1。
步骤4，将此鼠笼型异步电机断电，断电后立刻测取并记录定子电阻R1，即在定子绕组温度变化前测取定子电阻R1，R1为步骤3中电流I1稳定后的定子电阻值。
步骤5，由堵转试验的功率流程分析，等效转子铜耗pcu2等于输入功率P1减去定子铜耗pcu1、铁耗pcore和杂散损耗ps；计算定子铜耗pcu1，如果定子三相绕组为三角形连接，则计算公式为pcu1＝2I1 2R1；如果定子三相绕组为星型连接，则计算公式为pcu1＝1.5I1 2R1，式中，步骤3获得堵转电流I1，步骤4获得定子电阻R1；根据国家标准GB/T 1032-2012-8.1，做此鼠笼型异步电机的空载试验。由转差频率堵转试验的电压U1，查空载实验的损耗曲线来确定堵转试验对应的铁耗值；杂散损耗包括基频杂散损耗和高频杂散损耗，两者可以分别通过国家标准GB/T 1032-2012-10.6.3中的“抽取转子法”及“反转法”求取。步骤5的计算结果即为此鼠笼型异步电机负载状态下的同样转子频率sf1和转子电流I2L对应的等效转子铜耗。可用此式：
Figure BDA0001800681240000041
来近似求取负载运行状态下的转子电流I2L；式中，I1L为负载状态下的定子电流，I0L为负载电压所对应的空载电流。
本发明提供的测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法，利用转差频率的堵转试验模拟负载状态下转子支路的频率和电流情况，由此测取负载状态下的等效转子铜耗。首先将异步电机转子堵住，施于定子绕组转差频率的三相对称低电压，使得堵转电流与某种负载状态下的定子电流相同，记录输入功率，定子电压，定子电流。由功率流程分析可知，堵转试验的转子铜耗等于输入功率减去定子铜耗、铁耗和杂散损耗，此结果即为负载状态下电机同样的转子频率和转子电流对应的等效转子铜耗。本发明的测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法从另一角度出发，采用等效的思想来测取鼠笼型异步电机负载运行工况下的转子铜耗。在正弦波电压供电的负载运行状态下，异步电机转子侧感应频率为sf1，同时转子支路流过一定的电流，利用转差频率堵转试验的等效电路来模拟负载状态下转子支路的频率和电流情况，保持转子电阻和转子电流不变，由此来测取负载状态下的等效转子铜耗。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将待测鼠笼型异步电机的转子堵住不动；
步骤2，对待测鼠笼型异步电机的定子绕组施加转差频率的三相对称电压U1；
步骤3，调节步骤2中输入的电压U1，使得堵转电流I1达到负载运行状态下的定子电流值，待堵转电流I1稳定后，记录此时的电压U1、电流I1和输入功率P1的值；
步骤4，将步骤3测试的鼠笼型异步电机断电，测取并记录定子电阻R1的值；
步骤5，计算并获得鼠笼型异步电机等效转子铜耗，计算公式为：等效转子铜耗pcu2等于输入功率P1减去定子铜耗pcu1、铁耗pcore和杂散损耗ps；
步骤2中，根据待测鼠笼型异步电机堵转试验的等效电路和计算公式
Figure FDA0002568447370000011
得到电压U1估算值，U1为
Figure FDA0002568447370000012
的幅值；
式中：
Figure FDA0002568447370000013
为定子绕组的相电压；
Figure FDA0002568447370000014
为定子电流；R1为定子电阻；X2σ′为折算至定子侧的转子漏抗；X1σ为定子漏抗；R2′为折算至定子侧的转子电阻；
步骤4中，将步骤3测试的鼠笼型异步电机断电后，在定子绕组温度变化前测取并记录定子电阻R1；
步骤5中，计算定子铜耗pcu1，如果定子三相绕组为三角形连接，则计算公式为pcu1＝2I1 2R1；如果定子三相绕组为星型连接，则计算公式为pcu1＝1.5I1 2R1；式中，I1为步骤3获得堵转电流，R1为步骤4获得定子电阻。
2.根据权利要求1所述的一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法，其特征在于，步骤1堵住转子的方法包括：用夹板夹住轴伸、用卡具卡住轴伸或用木板支撑轴伸。
3.根据权利要求1所述的一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法，其特征在于，步骤5中，杂散损耗包括基频杂散损耗和高频杂散损耗，两者分别通过“抽取转子法”及“反转法”求取。
4.根据权利要求1所述的一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法，其特征在于，步骤5中，铁耗值的获得方法：做测试鼠笼型异步电机的空载试验，由转差频率堵转试验的电压U1，查空载实验的损耗曲线来确定堵转试验对应的铁耗值。
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