CN109375102A - 测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，首先由陪试电动机拖动被试变频电机至其同步速，变频电源提供给被试变频电机正常空载工况下的电压，记录此时的输入功率、定子电压、定子电流和定子端电阻，计算定子铜耗及除定子铜耗之外的“损耗PL1”；采用空槽转子铁心，装配后再次进行上述相同实验，可以得到除定子铜耗之外的“损耗PL2”；被试变频电机空载电压U1所对应的由谐波引起的转子铜耗phcu2就等于“损耗PL1”与“损耗PL2”的差值。本发明通过以同步速拖动变频电机转子的方法来测取由谐波引起的转子铜耗，转子导条和端环中只有谐波感应电流并无基波电流，即可以得到变频电机理想空载工况下纯粹的谐波转子铜耗。
Description
技术领域
本发明属于异步电动机损耗检测技术领域，特别涉及一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法。
背景技术
由于优良的运行性能及节能性，变频电机在各种领域应用越来越广。然而，因为变频技术的应用，电机的定子绕组会引入了一定量的时间谐波，同时气隙磁场也会存在空间谐波。电机通过基频正弦波供电的空载实验求取铁心损耗曲线时，认为谐波含量少，即谐波引起的转子铜耗可忽略不计。而变频供电与基频正弦波供电相比，引入了大量的时间谐波。变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的测取，对于准确求取变频电机的铁耗随电压变化曲线、负载情况下变频电机铁耗的推算以及温度场分析具有重要的现实意义。国家标准中GB/T 32877-2016-6.2 规定，由变频器引起的总附加损耗可以通过基频供电的负载试验和变频器供电的负载试验来确定，附加损耗为该两项试验测得的损耗之差。然而由谐波(时间谐波和空间谐波)引起的转子铜耗并没有被分离出来，亟需一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，以解决上述存在的技术问题。本发明通过采用拖动的方法可测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，包括以下步骤：
步骤1，将被试变频电机与陪试电动机连接，陪试电动机用于拖动被试变频电机；
步骤2，通过变频电源为被试变频电机提供预设频率的电压；
步骤3，通过陪试电动机拖动被试变频电机的转子至同步速n或者同步速n±1.0r/min，根据步骤2中的预设频率调节被试变频电机的输入电压达到目标值，进行第一次运转并执行步骤 4；
步骤4，采集被试变频电机定子的输入功率P1、电压U1、电流I1和端电阻R1，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；通过被试变频电机定子的输入功率P1减去本步骤获得的定子铜耗pcu1，获得定子铁心损耗、转子中引起的铁心损耗以及谐波电流在转子中的铜耗之和PL1；
步骤5，将转子铁心换为同一规格电机的空槽的转子铁心，装配后进行第二次运转并执行步骤6；第二次运转中的被试变频电机的输入电压、频率及转速参数与第一次运转中的对应参数相同；
步骤6，采集被试变频电机定子的输入功率P1′、电流I1′以及端电阻R1′，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pcu1′＝1.5I1′2R1′；通过被试变频电机的定子的输入功率P1′减去本步骤获得的定子铜耗，获得定子铁心损耗以及谐波磁场在转子中引起的铁心损耗之和PL2；
步骤7，用步骤4获得的铜耗之和PL1减去步骤6获得的损耗之和PL2，获得被试变频电机步骤4中空载电压U1所对应的由谐波引起的转子铜耗phcu2。
进一步的，步骤1中的陪试电动机为可调速电动机，陪试电动机调速范围包含被试变频电机的基波对应的同步速n。
进一步的，步骤1中，被试变频电机与陪试电动机采用联轴器进行同轴联接。
进一步的，步骤2中通过变频电源为被试变频电机提供预设频率和大小的PWM或者方波电压。
进一步的，步骤3中，被试变频电机的输入电压目标值是指被试变频电机的空载试验对应的定子电压点。
进一步的，步骤6中，空槽的转子铁心为无转子导条及端环的转子铁心。
进一步的，步骤3中，通过陪试电动机拖动被试变频电机的转子至同步速n±0.8r/min。
进一步的，步骤3中，通过陪试电动机拖动被试变频电机的转子至同步速n±0.5r/min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的测取方法由变频电源供电下，可剔除变频电机空载工况下因谐波引起的转子铜耗，即转子铜耗能够被单独分离出来，对准确求取变频电机的铁耗随电压变化曲线、负载情况下变频电机铁耗的推算以及温度场分析具有重要的现实意义。本发明通过采用一种以同步速拖动变频电机转子的方法来测取变频电机由谐波引起的转子铜耗，此时转子导条和端环中只有谐波感应电流并无基波电流，即可以得到变频电机空载工况下纯粹的谐波转子铜耗。
进一步的，陪试电动机为可调速电动机，可调速电动机既可以是直流电机，也可以是交流电机，可扩大本发明方法的适用范围。
进一步的，再次装配试验时，被试变频电机采用了空槽的转子铁心，即此时完全可以剔除因被试变频电机转子导条及端环引起的转子铜耗的影响，可使得最终因谐波引起的转子铜耗的计算值更加准确。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，包括以下步骤：
1)被试变频电机与一个可调速陪试电动机同轴联接，陪试电动机用于拖动被试变频电机；其中陪试电动机调速范围包含被试变频电机的基波对应的同步速n；
2)被试变频电机采用与其配套的变频电源供电，按照正常允许工况提供给变频电机额定情况下所需要的一定频率和大小的PWM或者方波电压；
3)调节被试变频电机的输入电压至其目标值，陪试电动机拖动被试变频电机的转子至同步速n或者同步速n±1.0r/min；
4)测取此时的被试变频电机定子输入功率P1、电压U1、电流I1和端电阻R1，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，此步骤中的被试变频电机输入功率P1减去此步骤计算出的定子铜耗pcu1，得到定子铁心损耗、转子中引起的铁心损耗及谐波电流在转子中的铜耗之和PL1；
5)为了剔除谐波在转子导条和端环中引起的损耗，采用空槽的转子铁心，装配后再次试验。此时，调节的输入电压、频率以及转速与需要与前述保持相同，测得被试变频电机的定子的输入功率P1′、电流I1′以及端电阻R1′，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′；如果定子绕组为星型连接，则pcu1′＝1.5I1′2R1′，利用此步骤的输入功率减去此步骤的定子铜耗即可得到定子铁心损耗及谐波磁场在转子中引起的铁心损耗之和PL2；
6)用4)中得出的损耗PL1减去5)中得出的损耗PL2，得到空载电压U1所对应的被试变频电机的谐波电流在转子导条和端环中引起的损耗，即空载电压U1所对应的由谐波引起的转子铜耗phcu2。
本技术领域内一般认为，正弦供电正常运行时，异步电动机的铁心损耗是定子铁心损耗。而变频供电时，谐波磁场会在转子铁心中引起损耗，上述方法是直接用变频电源供电，而且速度等于或者非常接近同步速，更符合实际的空载工况。
本发明的测取变频电机由谐波引起的转子铜耗方法，首先由可调速的陪试电动机拖动同轴连接的被试变频电机至其同步速或非常接近于同步速，变频电源提供给被试变频电机正常空载工况下的电压，记录此时的输入功率、定子电压、定子电流，定子电阻，计算定子铜耗及除定子铜耗之外的“损耗PL1”；采用空槽转子铁心，装配后再次进行上述相同实验，要求输入电压、频率以及转速与前述保持一致，同样可以得到除定子铜耗之外的“损耗PL2”。变频电机由谐波引起的转子铜耗phcu2就等于“剩余损耗PL1”与“剩余损耗PL2”的差值，即phcu2＝PL1-PL2。本发明的测取方法由变频电源供电下，可剔除变频电机空载工况下因谐波引起的转子铜耗，转子铜耗能够被单独分离出来，对准确求取变频电机的铁耗随电压变化曲线、负载情况下变频电机铁耗的推算以及温度场分析具有重要的现实意义。由电机基本理论可知，时间谐波的频率与基波 (本发明提到的基波均指变频电机所需要的频率波形)不同，而对应的极对数相同；同时空间谐波虽然频率与基波相同，但极对数不同，由公式(其中，v代表谐波磁场旋转速度，单位r/min；f代表谐波磁场的频率，单位Hz；p代表谐波磁场极对数；基波对应的同步速用n 表示，单位r/min)可得，时间谐波磁场与空间谐波磁场旋转速度与基波不同，而基波旋转速度为同步速n。本发明通过采用一种以同步速拖动变频电机转子的方法来测取变频电机由谐波引起的转子铜耗，此时转子导条和端环中只有谐波感应电流并无基波电流，即可以得到变频电机理想空载工况下纯粹的谐波转子铜耗。
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 (8)
1.一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将被试变频电机与陪试电动机连接，陪试电动机用于拖动被试变频电机；
步骤2，通过变频电源为被试变频电机提供预设频率的电压；
步骤3，通过陪试电动机拖动被试变频电机的转子至同步速n或者同步速n±1.0r/min，根据步骤2中的预设频率调节被试变频电机的输入电压达到目标值，进行第一次运转并执行步骤4；
步骤4，采集被试变频电机定子的输入功率P1、电压U1、电流I1和端电阻R1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；通过被试变频电机定子的输入功率P1减去本步骤获得的定子铜耗pcu1，获得定子铁心损耗、转子中引起的铁心损耗以及谐波电流在转子中的铜耗之和PL1；
步骤5，将转子铁心换为同一规格电机的空槽的转子铁心，装配后进行第二次运转并执行步骤6；第二次运转中的被试变频电机的输入电压、频率及转速参数与第一次运转中的对应参数相同；
步骤6，采集被试变频电机定子的输入功率P1′、电流I1′以及端电阻R1′，计算定子铜耗pcu1′，如果定子三相绕组为三角形连接，则计算公式为如果定子绕组为星型连接，则通过被试变频电机的定子的输入功率P1′减去本步骤获得的定子铜耗，获得定子铁心损耗以及谐波磁场在转子中引起的铁心损耗之和PL2；
步骤7，用步骤4获得的铜耗之和PL1减去步骤6获得的损耗之和PL2，获得被试变频电机步骤4中空载电压U1所对应的由谐波引起的转子铜耗phcu2。
2.根据权利要求1所述的一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，其特征在于，步骤1中的陪试电动机为可调速电动机，陪试电动机调速范围包含被试变频电机的基波对应的同步速n。
3.根据权利要求1所述的一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，其特征在于，步骤1中，被试变频电机与陪试电动机采用联轴器进行同轴联接。
4.根据权利要求1所述的一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，其特征在于，步骤2中通过变频电源为被试变频电机提供预设频率和大小的PWM或者方波电压。
5.根据权利要求1所述的一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，其特征在于，步骤3中，被试变频电机的输入电压目标值是指被试变频电机的空载试验对应的定子电压点。
6.根据权利要求1所述的一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，其特征在于，步骤6中，空槽的转子铁心为无转子导条及端环的转子铁心。
7.根据权利要求1所述的一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，其特征在于，步骤3中，通过陪试电动机拖动被试变频电机的转子至同步速n±0.8r/min。
8.根据权利要求1所述的一种测取变频电机空载情况下由谐波引起的转子铜耗的方法，其特征在于，步骤3中，通过陪试电动机拖动被试变频电机的转子至同步速n±0.5r/min。
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