畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 交流異步電機(jī)試驗(yàn)自動采集與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 交流異步電機(jī)試驗(yàn)自動采集與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓名 系別 電氣與信息工程系專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 0104 學(xué)號 指導(dǎo)老師 教研室主任 一、 基本任務(wù)及要求： 在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成以下工作： 1、試驗(yàn)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；

2、 2、低壓電機(jī)型式試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)； 3、智能儀表采集顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 4、計(jì)算機(jī)采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖； 5、電機(jī)試驗(yàn)報(bào)告自動處理。

3、 二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間： （1）3月7日至3月26日：查閱資料；撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告；熟悉相關(guān)知識。 （2）3月26日至4月9日：畢業(yè)實(shí)習(xí)。 （3）4月10日至4月20日：試驗(yàn)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 （4）4月21日至5月10日：低壓電機(jī)型式試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)。 （5）5月11日至5月20日：智能儀表采集顯示

4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 （6）5月21日至5月30日：計(jì)算機(jī)采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖，電機(jī)試驗(yàn)報(bào)告自動處理。 （7）6月1日至6月14日：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （8）6月17日至6月20日:畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 計(jì)算機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)購買 www.LunWenDz.Com 工科畢業(yè)設(shè)計(jì)代做:www.LunWen168.Net 開題:www.KtJia.Com

5、 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1 概述 1 1.2 課題設(shè)計(jì)的研究意義及其研究內(nèi)容 1 1.4 目前此研究領(lǐng)域存在問題 2 1.5 設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)項(xiàng)目 2 1.5.1設(shè)計(jì)要求 2 1.5.2試驗(yàn)項(xiàng)目： 2 第2章 系統(tǒng)的測量原理 4 2.1 系統(tǒng)各物理量的測量原理和方法 4 2.2 測量誤差的原理 5 2.2.1 誤差的分類及定義 5 2.2.2 提高精度和削弱系統(tǒng)誤差的基本方法 7 2.2.3 測量結(jié)果的誤差計(jì)算 8 第3章 電機(jī)測試方法 9 3.1 絕緣電阻的測定 9 3.1.1 試驗(yàn)?zāi)康募坝?/p>

6、響因素 9 3.1.2 測試儀器的選擇 9 3.1.3 測量的方法 9 3.1.4 測試標(biāo)準(zhǔn) 10 3.2 繞組冷態(tài)電阻的測定 10 3.2.1試驗(yàn)?zāi)康?10 3.2.2 測量儀器 10 3.2.3 測量方法 10 3.3 空載試驗(yàn) 11 3.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?11 3.3.2 試驗(yàn)儀器的選用 12 3.3.3 試驗(yàn)步驟 12 3.3.4 分析計(jì)算 13 3.3.5作空載特性曲線及分離鐵耗和機(jī)械耗 14 3.4 堵轉(zhuǎn)試驗(yàn) 14 3.4.1 試驗(yàn)?zāi)康?14 3.4.2 對試驗(yàn)電源、儀表和測量裝置的要求 15 3.4.3 試驗(yàn)操作要點(diǎn) 15 3.4.4 控制流程

7、 16 3.4.5 數(shù)據(jù)處理及計(jì)算分析 16 3.5 溫升試驗(yàn) 17 3.5.1 溫升試驗(yàn)概述 17 3.5.2 各種工作制電機(jī)的溫升試驗(yàn) 18 3.5.3 溫升試驗(yàn)控制流程 20 3.6 負(fù)載試驗(yàn) 21 3.6.1 試驗(yàn)?zāi)康募霸囼?yàn)方法 21 3.6.2 轉(zhuǎn)差率的求取 21 3.6.3 效率的直接測定 21 3.6.4 定子銅耗的求取 22 3.6.5 轉(zhuǎn)子銅耗和雜散耗 23 3.6.6 負(fù)載試驗(yàn)操作流程 23 3.6.7 工作特性曲線擬合 24 第4章 系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì) 25 4.1 試驗(yàn)用電源設(shè)備的一般要求 25 4.1.1 對諧波電壓因數(shù)的要求 25 4

8、.1.2 對三相電源對稱的要求 25 4.1.3 對頻率的要求 25 4.2 50HZ回饋試驗(yàn)試驗(yàn)電源機(jī)組原理 26 4.3 低頻堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)試驗(yàn)電源機(jī)組原理 27 4.4 勵磁電路的設(shè)計(jì) 28 4.4.1 三相橋式全控整流電路 28 4.4.2 三相全控整流電路的觸發(fā)電路 29 4.4.3 晶閘管元件的保護(hù)措施 31 4.4.4 產(chǎn)品介紹：KCZ6.3型晶閘管三相全控橋控制板 32 第5章 采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 35 5.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 35 5.2 智能儀器儀表概述 35 5.2.1 智能儀表與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本組成： 35 5.2.2 智能儀器的主要特點(diǎn)： 3

9、6 5.2.3 智能儀器的自動處理功能： 36 5.2.4 儀器測量精度的提高 37 5.2.5 干擾和數(shù)字濾波 38 5.3 智能儀器儀表的選擇 38 5.3.1 三相交流電流互感器和電流變送器 38 5.3.2 組合型交流電壓變送器 40 5.3.3 三相三線有功無功功率變送器 41 5.3.4 頻率變送器 42 5.3.5 多路智能巡檢遠(yuǎn)傳控制儀 42 5.3.6 JCZ型智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 43 5.3.7 數(shù)字顯示儀 45 5.4 串行傳送的特點(diǎn) 46 5.5 串行數(shù)據(jù)傳送方向 47 5.5.1 全雙工 47 5.5.2 半雙工 47 5.6 RS-4

10、85串行通信接口的簡介 48 5.7 RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器的簡介 49 5.8 利用RS-485通信時(shí)要注意的幾個(gè)問題 49 5.8.1 接地問題 49 5.8.2 終端匹配 50 5.8.3 其他注意 50 5.9 控制電路的設(shè)計(jì) 50 第6章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 53 6.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述 53 6.2 程序功能及組成 55 6.2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)初始化模塊 55 6.2.3 試驗(yàn)控制模塊 57 6.2.4 數(shù)據(jù)處理與曲線繪制模塊 58 6.2.5 查詢管理模塊 58 參考文獻(xiàn) 59 致 謝 60 附錄A 低壓異步電機(jī)試驗(yàn)原理圖 61

11、 交流電機(jī)試驗(yàn)自動采集與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要:近年來，計(jì)算機(jī)的大量推廣應(yīng)用為自動測試系統(tǒng)的發(fā)展開拓了新的途徑，近代電子技術(shù)的迅速發(fā)展又為提高電機(jī)試驗(yàn)的精度和速度、進(jìn)行動態(tài)特性測試及采用新的測試方法提供了可能性，進(jìn)一步推動了電機(jī)測試技術(shù)的發(fā)展。在這種發(fā)展背景下，我們進(jìn)行了智能化電機(jī)自動測試與控制系統(tǒng)的探討。 交流電機(jī)試驗(yàn)自動采集與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是通過對試驗(yàn)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電機(jī)型式試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)、智能儀表采集顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及電機(jī)試驗(yàn)報(bào)告自動生成等五大部分著手，實(shí)現(xiàn)了

12、對電機(jī)試驗(yàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，即直流電阻、絕緣電阻、電流、電壓、功率、轉(zhuǎn)速、溫度、振動、噪聲等實(shí)行自動采樣，所有數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理分析后，自動生成試驗(yàn)報(bào)告。 關(guān)鍵詞：三相異步電機(jī) 智能儀表 計(jì)算機(jī) 測試 The exchanges electrical engineering experiments the auto collects with control the design of the system Abstract :In recent years, the large qu

13、antity expansion application of the calculator is to tests automatically the development of the system expanded the new path, the technical and quick development in electronics in modern age is again for increase the accuracy that electrical engineering experiment is with the speed, proceed dynamic

14、characteristic test and adoption the new test method provided the possibility, further pushing electrical engineering test technical development. Develop at this kind of background next, we proceeded the intelligence turns the electrical engineering the automatic test and control the study of the sy

15、stem. The exchanges electrical engineering experiments the auto collects is the design, calculator that the design, intelligence gauge that the design to pass to experiment power supply system, electrical engineering pattern experiments the set to collect to show the system collect design and elect

16、rical engineerings that handles primarily with design that control the system the system experiment the report the auto the born waiting five big parts begin, realizing to various datas that electrical engineering experiment, namely direct current electric resistance, insulate the electric resistanc

17、e, electric current, electric voltage, power and turn soon, temperature, vibration, noises etc. practices the auto adopts the kind, all data after calculator handles analysis, auto born experiment the report. Keywords: Three dissimilitudes and electrical engineering; Intelligence gauge; Compute

18、r; Test 第1章 緒 論 1.1 概述 隨著電機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，電機(jī)試驗(yàn)計(jì)算機(jī)采集處理系統(tǒng)作為電機(jī)測試領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，也得到了迅速的發(fā)展。它已經(jīng)從傳統(tǒng)的人工手動和人工讀數(shù)方式發(fā)展為完全以計(jì)算機(jī)為中心，采用數(shù)據(jù)采集與傳感器相結(jié)合的集中管理和分散控制的自動測試系統(tǒng)，能最大限度的完成測試工作的全過程。它既能實(shí)現(xiàn)對信號的檢測，也能對所獲得的信號進(jìn)行分析處理而獲得有效的信息。 1.2 課題設(shè)計(jì)的研究意義及其研究內(nèi)容 電機(jī)測試技術(shù)對電機(jī)工業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。近代電子技術(shù)的迅速發(fā)展。計(jì)算機(jī)在測試系統(tǒng)中已作

19、為測試設(shè)備的一部分，大大提高了電機(jī)試驗(yàn)的精度與速度，減少測量結(jié)果的誤差，對產(chǎn)品質(zhì)量起到了監(jiān)督和保證作用，開辟了電機(jī)發(fā)展的又一新紀(jì)元。 然而，我國在微型計(jì)算機(jī)控制方面設(shè)備比較落后，尤其是測試設(shè)備的落后成為我們主攻的方向。目前，很多大型企業(yè)和高校對其進(jìn)行了一系列卓有成效的改造，測量精度越來越高，操作起來更加便利。在工業(yè)快速發(fā)展的今天，電機(jī)作為主要動力，產(chǎn)量不斷提高，那么對其各方面性能的測試（電機(jī)測試）方法和技術(shù)的改進(jìn)問題也就突出的擺在人們面前。交流電機(jī)試驗(yàn)計(jì)算機(jī)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正是根據(jù)電機(jī)測試技術(shù)發(fā)展的需要，結(jié)合電器控制、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)通訊等多種知識完成的。 交流電機(jī)試驗(yàn)自動采

20、集與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是通過對試驗(yàn)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電機(jī)型式試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)、智能儀表采集顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及電機(jī)試驗(yàn)報(bào)告自動生成等五大部分著手，實(shí)現(xiàn)了對電機(jī)試驗(yàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，即直流電阻、絕緣電阻、電流、電壓、功率、轉(zhuǎn)速、溫度、振動、噪聲等實(shí)行自動采樣，所有數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理分析后，自動生成試驗(yàn)報(bào)告。并可輸出打印、存檔、隨時(shí)調(diào)閱。 1.3 研究發(fā)展概況 國際上發(fā)達(dá)國家早已在20世紀(jì)80年代末就推出了跨世紀(jì)的總線測試系統(tǒng)及產(chǎn)品，它采用開放的總線標(biāo)準(zhǔn)，使用戶在最短的時(shí)間內(nèi)利用總線式儀器和軟件，靈活組建自動測試系統(tǒng)，其系統(tǒng)的測試速度和測量準(zhǔn)確性非常高，大大節(jié)約了測試時(shí)間并降低

21、了測試費(fèi)用。與國外相比，我國自動測試技術(shù)的發(fā)展緩慢，測試手段落后。為使我國的現(xiàn)代自動測試技術(shù)和產(chǎn)品能跟上國際先進(jìn)水平，與發(fā)達(dá)國家的測試手段相接軌，“九五”期間原國家機(jī)械工業(yè)局承擔(dān)了97—772自動測試系統(tǒng)及設(shè)備技術(shù)研究科技攻關(guān)項(xiàng)目。 該項(xiàng)目的完成提高了我國機(jī)電行業(yè)自動測試技術(shù)的水平，為我國機(jī)電產(chǎn)品的性能和質(zhì)量上臺階提供了保障?！熬盼濉逼陂g對中小型電機(jī)的派生系列、專用系列產(chǎn)品進(jìn)行了更新，將自動測試技術(shù)及電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用于電機(jī)測試中大大提高了電機(jī)試驗(yàn)的精度和速度，使產(chǎn)品水平達(dá)國際水平。 1.4 目前此研究領(lǐng)域存在問題 傳統(tǒng)的系統(tǒng)采用人工手動調(diào)節(jié)的模擬量控制，諸如繼電器、接觸器、定時(shí)器

22、、計(jì)數(shù)器等。其存在的主要問題是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制過程煩瑣、控制精度低、成本費(fèi)用高，設(shè)計(jì)與維護(hù)困難。整個(gè)過程中的人工操作頻繁，容易造成操作誤差，不適合現(xiàn)代化的集中管理。人工讀數(shù)、人工處理試驗(yàn)報(bào)告，電機(jī)測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性差。隨著電機(jī)技術(shù)的不斷成熟和電機(jī)性能的不斷提高，傳統(tǒng)的測試技術(shù)越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化的要求，自動測試技術(shù)取代傳統(tǒng)的測試技術(shù)勢在必行。 1.5 設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)項(xiàng)目 1.5.1設(shè)計(jì)要求 （1）轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀體積小，慣性輕，噪聲小，壽命長。 （2）各種儀器的測試精度高，數(shù)字顯示轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率、功率因素、電流、電壓，電流、電壓、功率、轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速的測量要準(zhǔn)確。 （3）測試系統(tǒng)能

23、完成1KW－315KW的各類型電機(jī)的直流電阻、絕緣電阻、空載試驗(yàn)、堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)、負(fù)載試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)和最大最小轉(zhuǎn)矩的測定，并能進(jìn)行自動測試，存貯數(shù)據(jù)，繪制曲線圖，打印報(bào)表。 （4）轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速測量儀采用單線控制，具有抗干擾特點(diǎn)，使系統(tǒng)可靠，運(yùn)行穩(wěn)定。 （5）系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以利于系統(tǒng)的擴(kuò)展，方便系統(tǒng)的二次開發(fā)，從而適應(yīng)各種特殊試驗(yàn)要求。 1.5.2試驗(yàn)項(xiàng)目： (1) 絕緣電阻試驗(yàn)。測量電機(jī)的絕緣電阻、以及此時(shí)的環(huán)境的溫度。 (2) 空載試驗(yàn)。檢測空載電流I 0、空載電壓U0、空載輸入功率P0，自動繪制空載特性曲線，并分離出鐵耗Pfe、機(jī)械耗Pfw（雜耗）。 (3

24、) 堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)。檢測堵轉(zhuǎn)電流I k、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Tk、電壓Uk，并自動繪制堵轉(zhuǎn)特性曲線,開路電壓試驗(yàn)。測量繞線電機(jī)的開路電壓。 (4) 開路電壓試驗(yàn)。測量繞線電機(jī)的開路電壓。 (5) 溫升試驗(yàn)。檢測電流I 1、電壓U1、輸入功率P1、工頻f、扭矩T、轉(zhuǎn)速n、效率、功率 cosφ、轉(zhuǎn)差率S、輸入功率P2，利用帶電測溫儀帶電測量電機(jī)各部分的溫度。 （6）負(fù)載試驗(yàn)。檢測電流I 1、電壓U1、輸入功率P1、工頻f、扭矩T、轉(zhuǎn)速 n、效率 η、功率 cos φ、轉(zhuǎn)差率 S、輸入功率P2，自動繪制工作特性曲線。 其它試驗(yàn)項(xiàng)目，如過電壓試驗(yàn)、過電流試驗(yàn)、超速試驗(yàn)、正反轉(zhuǎn)試驗(yàn)等根據(jù)用戶的需要另行確定。

25、 第2章 系統(tǒng)的測量原理 2.1 系統(tǒng)各物理量的測量原理和方法 電機(jī)試驗(yàn)無論是型式試驗(yàn)還是出廠試驗(yàn)都要對被測電機(jī)的電壓、電流、功率。電網(wǎng)頻率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)以及溫度等一些物理量進(jìn)行測試。在這些物理量中又有電量和非電量之分，對于交流電機(jī)而言，電量的測量主要包括交流電壓、交流電流及其有效值、平均功率、功率因數(shù)及效率、繞組冷態(tài)直流電阻的測量等，非電量的測量主要包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、溫升的測量 電機(jī)的測試包括電機(jī)的電壓、電流、功率、頻率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)及溫度等量的采樣，本系統(tǒng)采用

26、的都是智能儀器儀表對信號進(jìn)行采樣然后再用RS-485通信協(xié)議來通信從而測量系統(tǒng)的各電量參數(shù)。 系統(tǒng)的電量和非電量的采集由電參數(shù)測試儀、電阻測試儀和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試儀、溫度測量儀等來完成。這些測試儀它們可以單獨(dú)測量電機(jī)某些參量，又可根據(jù)靈活、方便的通訊協(xié)議，把采集得到的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)[1]。 2.1.1 電壓電流的測量 在本系統(tǒng)中，用GAAZ-062、GAVZ-062采集電壓電流，再經(jīng)過RS485/RS232通信接口傳到計(jì)算機(jī)和顯示器顯示。 2.1.2 有功功率和無功功率的測量 交流電路的有功功率定義為電壓和電流瞬時(shí)值的乘積，即P（t）=u（t）i（t），對其進(jìn)行離散化處理

27、，對于第m個(gè)采樣點(diǎn)（t=mt）時(shí)的瞬時(shí)功率為[1]： P（mt）=u（mt）i（mt） （2.1） 由式可知，計(jì)算瞬時(shí)功率，要求采用同一時(shí)刻的電壓和電流值相乘，在本系統(tǒng)中 是首先利用電流互感器把線路電流變?yōu)?A以內(nèi)的信號再利用三相三線有功無功功率變送器（GAP／Q3-062）測得系統(tǒng)中的有功功率和無功功率。 2.1.3 功率因數(shù)和頻率的測量 正弦波電壓和電流供電時(shí)，交流電路的平均功率為[2]： P=UI COSφ

28、 （2.2） 其中U和I 分別為電壓和電流的有效值，而φ為電壓和電流之間的相位移。在智能化電機(jī)測試系統(tǒng)中，功率因數(shù)的測量由功率因數(shù)變送器（GACOS-062）來完成。 電網(wǎng)頻率的測量頻率變送器（GAF-061）來完成。 2.1.4 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測量 測量轉(zhuǎn)速的方法很多，主要分為數(shù)字式測速和模擬式測速兩類，數(shù)字式測速是通過某種方法讀出一定時(shí)間內(nèi)的總轉(zhuǎn)速或一定轉(zhuǎn)速所經(jīng)歷的時(shí)間來計(jì)算轉(zhuǎn)速，而模擬方法是測出有瞬時(shí)值轉(zhuǎn)速引起的某種物理量的（如離心力等）的變化來表示轉(zhuǎn)速的大小。 2.1.5 溫度的測量 電機(jī)各部分溫

29、度如機(jī)殼溫度、鐵心溫度、軸承溫度和繞組溫度等，特別是繞組溫度不僅表示電機(jī)的發(fā)熱狀態(tài)，而且與電機(jī)的壽命有密切的關(guān)系，一般認(rèn)為，繞組溫度每增加 8～10℃，繞組壽命將縮短一半。電機(jī)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定要進(jìn)行溫升試驗(yàn)，其目的就是在于熱穩(wěn)定狀態(tài)下測定電機(jī)各部分的溫度。 為保證電機(jī)的正常運(yùn)行，那么電機(jī)各部件的穩(wěn)定溫升不得超過國家標(biāo)準(zhǔn)的允許值。國家標(biāo)準(zhǔn)中對電機(jī)的鐵心，軸承，潤滑油，冷卻介質(zhì)等規(guī)定了溫度的極限值，對電機(jī)的繞組也規(guī)定了溫升的極限值。繞組的溫升除了與各種絕緣結(jié)構(gòu)的極限使用溫度有關(guān)以外，還與環(huán)境溫度，熱點(diǎn)溫度有關(guān)。 電機(jī)溫升的測量方法根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定有四種：溫度計(jì)法、電阻法、埋置檢溫計(jì)法和迭加法（

30、雙橋?qū)﹄姕y溫法），紅外線測溫儀溫度指示器等等。在我們研制的電機(jī)測試控系統(tǒng)中，溫度的測量由Pt100溫度傳感器測得電阻的變化值再利用多路智能巡檢遠(yuǎn)傳控制儀（WIDEPLUS-F08-8-04-08-H）顯示和傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 2.2 測量誤差的原理 一切實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果都具有誤差，或者說，誤差自始至終存在于一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)及檢測的過程中。 2.2.1 誤差的分類及定義 2.2.1.1 按誤差的實(shí)際含義分類 按誤差的實(shí)際含義，可分為絕對誤差、相對誤差和引用誤差三種。 (1) 絕對誤差 某量的給出值與它的真值之差，稱為絕對誤差，簡稱真誤差。 用Δx、x 和x 0分別代

31、表絕對真誤差、給出值和真值，則可用下式表示它們之間的關(guān)系[3]。 Δx =x -x 0 （2.3） 給出值x 包括測量值、標(biāo)稱值、近似值等。 真值Δx 是指在規(guī)定的時(shí)間空間內(nèi)被測定值的真實(shí)大小，它一般是未知的，此時(shí)真誤差也是未知的；有的真值是可知的，還有的從相對意義上來說是可知的。 可知的真值有如下幾種： ① 理論真值。 ② 計(jì)量學(xué)約定真值。 ③ 標(biāo)準(zhǔn)器相對真值。高一級標(biāo)準(zhǔn)器的誤差與低一級標(biāo)準(zhǔn)器或者普通儀器的誤差相比

32、，比值為 1/5（或1/3~1/20）時(shí)，則可以認(rèn)為前者是后者的相對真值。 對于真值可知的測量值，我們可以對其進(jìn)行修正。修正值即是絕對真誤差，但與真誤差符號相反，即[5] （2.4） （2.5） （2）相對真誤差 絕對真誤差與真值之比的百分?jǐn)?shù)被稱為相對真誤差，用表示，其式為 （2.6） 相對誤差

33、通常用于衡量測量（或量具及測量儀表）的準(zhǔn)確度。相對誤差越小，準(zhǔn)確度越高。 （3）引用誤差 引用誤差是一種簡化的和實(shí)用方便的相對誤差。它常在多檔和連續(xù)刻度的儀器儀表中應(yīng)用。為了計(jì)算和劃分準(zhǔn)確度等級的方便，通常取該儀器儀表量程中的測量上限（滿刻度）作為固定的真值，由此得出引用誤差的定義為：引用誤差是儀器儀表的絕對真誤差與該儀器儀表量程最大值（ 滿量程）之比的百分?jǐn)?shù)，用式子表示為[9] （2.7） 2.2.1.2 按誤差的來源分類 按誤差的來源分類，可分為裝置誤差、方法誤差、人

34、員誤差和環(huán)境誤差四類。 （1）裝置誤差 ① 標(biāo)準(zhǔn)器誤差。標(biāo)準(zhǔn)器是提供標(biāo)準(zhǔn)量的器具，如恒流源，標(biāo)準(zhǔn)電阻等，它們本身的標(biāo)稱值都會有誤差。 ② 儀表誤差。也稱工具誤差或簡稱儀差。 ③ 裝備、附件誤差。這里是指電源的波形、三相電源的不對稱度和正弦交流電的波形畸變等，以及各測量附件如轉(zhuǎn)換開關(guān)、觸點(diǎn)、接線等所帶來的誤差。 （2）方法誤差 方法誤差也稱理論誤差。它是由于測量方法本身的理論根據(jù)不完善或采用了近似公式所造成的誤差。 （3）人員誤差 人員誤差是由于測量人員的感覺器官和運(yùn)動器官所造成的誤差。如讀表人員與儀表指針的相對位置不正確造成的讀數(shù)誤差等。 （4）環(huán)境誤差 由于環(huán)境（如溫度、

35、濕度、氣壓、電磁場等）的變化使測量值偏離規(guī)定值而產(chǎn)生的誤差叫做環(huán)境誤差。 2.2.2 提高精度和削弱系統(tǒng)誤差的基本方法 2.2.2.1 精度的含義 精度一詞本身是一個(gè)泛指測量指準(zhǔn)確度的廣義名詞，它可以分為三個(gè)比較具體的概念。 準(zhǔn)確度。反映系差大小的程度。 精密度。反映隨差大小的程度。 精確度。反映系差和隨差合成大小的程度。 2.2.2.2 削弱系統(tǒng)誤差的基本方法 消除或削弱系統(tǒng)誤差主要方法是針對不同的誤差源進(jìn)行有針對性的事前處理和防范。 （1）儀器儀表誤差和裝置誤差的削弱 堅(jiān)持對所用儀器儀表和有關(guān)裝置進(jìn)行周期鑒定，檢查其精度是否符合要求，給出誤差修正值或

36、修正公式，有些還要給出修正圖表或曲線，以便使用時(shí)對測量結(jié)果加以修正。 在每次使用前，應(yīng)對儀器儀表的接線，指針的位置（不通電應(yīng)指零位的儀器儀表），使用環(huán)境條件等進(jìn)行一次嚴(yán)格地檢查，不符合要求的，應(yīng)進(jìn)行更正后再投入使用。 （2）人員誤差的削弱 人員誤差的大小主要決定于人員的技術(shù)素質(zhì)和責(zé)任心。其次是試驗(yàn)過程中的人員組織調(diào)配和相互配合問題。在平時(shí)注意上述方面的培養(yǎng)，工作時(shí)就能最大限度地削弱由此帶來的誤差。 （3）方法誤差或理論誤差的消除 由于測量方法所造成的誤差，有的有一定規(guī)律和修正方法，如用電流電壓法求取繞組的冷態(tài)電阻時(shí)，電壓表或電流表在測量中造成的誤差句可以按有關(guān)公式進(jìn)行修正。這些方法誤

37、差或理論誤差應(yīng)通過修正等方法消除，但是有些方法或理論誤差就較難消除，如用反轉(zhuǎn)法測取三相異步電動機(jī)的雜散損耗問題。 （4）采用特殊的測量方法消除或削弱誤差 ① 零點(diǎn)法。在測量時(shí)，使被測之量的作用效應(yīng)與已知量的作用效應(yīng)相互抵消或平衡，總的效應(yīng)為零，于是被測量即等于已知量。這種已知量一般稱為標(biāo)準(zhǔn)器，它可以按需要做成較高的精度。 ② 微差法。微差法是一種不徹底的零示法。它的基本方法是用適當(dāng)?shù)氖侄螠y量出被測量x與一個(gè)數(shù)值相近的標(biāo)準(zhǔn)量N之間的差值（N-x），即可得到x=N-（N-x）。 微差法的優(yōu)點(diǎn)是：即使差值的測量精度不算高，因?yàn)椴钪岛蜆?biāo)準(zhǔn)量相比很小，而標(biāo)準(zhǔn)量的精度較高，所以最后的結(jié)果精度也會較

38、高。另外，與零示法比較，它的優(yōu)點(diǎn)還在于不一定要用可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)器，還可能在指示儀器上直接以最終測量結(jié)果來標(biāo)度，從而成為一種較高精度的直接法儀器，簡化了測量的手續(xù)等。 2.2.3 測量結(jié)果的誤差計(jì)算 測量分直接測量和間接測量兩種。在電機(jī)試驗(yàn)中，用溫度計(jì)直接測量溫度，用電壓表直接測量電壓等都屬于直接測量；由幾種儀器儀表組合后測得的最終讀數(shù)或由幾個(gè)讀數(shù)再經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算才能得到所要的結(jié)果的測量為間接測量，如通過電流互感器傳遞后測量的交流電流，用損耗分析法求得的電機(jī)輸出功率和效率等。 直接測量的誤差比較明確，而間接測量的誤差則需通過一定方法的計(jì)算才能得到。 設(shè)間接測量值y由幾個(gè)直接測量值xi（

39、i=1~n）所決定，它們之間的函數(shù)關(guān)系為[6] （2.8） 設(shè)各直接測量值xi的誤差為，則間接測量值y的誤差用下式求得[6] （2.9） 設(shè)y的相對誤差為 ，則[6] （2.10） 第3章 電機(jī)測試方法 3.1 絕緣電阻的測定 3.1.1 試驗(yàn)?zāi)康募坝绊懸蛩? 絕緣電阻測定是一個(gè)頗為重要的非破壞性試驗(yàn)。測定電機(jī)繞組的絕緣電阻可以反映電機(jī)電阻絕緣處理質(zhì)量，以及絕緣受潮

40、和表面污染情況。絕緣電阻降低到一定值會影響電機(jī)的耐電壓試驗(yàn)，也會影響電機(jī)起動和正常運(yùn)行，甚至?xí)＜笆褂谜叩娜松戆踩p壞電機(jī)。因此，在各種電機(jī)的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中，第一項(xiàng)試驗(yàn)便是測定電機(jī)繞組各相之問及其對機(jī)殼的絕緣電阻。 影響電機(jī)絕緣電阻測試值的因素有：溫度、濕度、測試電壓值及作用時(shí)間。繞組殘存電荷和絕緣表面狀況等。電機(jī)繞阻絕緣電阻與繞組實(shí)際溫度有關(guān)。絕緣電阻隨繞組溫度上升而呈指數(shù)關(guān)系下降：R1=R2-(t1-t2)式中R1為溫度t1時(shí)的絕緣電阻，t1為環(huán)境溫度；R2為溫度t2時(shí)的絕緣電阻。 3.1.2 測試儀器的選擇 在本試驗(yàn)系統(tǒng)中用到的是電阻儀。三相電阻測試儀是由杭州威博儀器公司

41、生產(chǎn)的專用帶電測試電阻的儀器，其測試結(jié)果比較準(zhǔn)確，測試數(shù)據(jù)直接由擴(kuò)展的串行通信接口傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 3.1.3 測量的方法 （1）測試時(shí)電機(jī)的狀態(tài) 測量電機(jī)繞組的絕緣電阻時(shí)，應(yīng)分別在實(shí)際狀態(tài)下和熱狀態(tài)下進(jìn)行。檢查試驗(yàn)時(shí)，可只在實(shí)際狀態(tài)下進(jìn)行。 （2）測試方法 對電機(jī)的交流異步電機(jī)的定子繞組和繞線轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子繞組；交流同步電機(jī)的定子繞組、勵磁繞組及某些自勵電機(jī)的勵磁系統(tǒng)中的電抗器、電流互感器等繞組，如果它們的兩個(gè)線端都已引出到電機(jī)殼之外，則應(yīng)分別測量每個(gè)繞組（包括三相交流電機(jī)的定子三相繞組）對機(jī)殼的絕緣電阻和各繞組相互間的絕緣電阻。試驗(yàn)時(shí)，不參與試驗(yàn)是繞組應(yīng)與機(jī)殼可靠連接。

42、對在電機(jī)內(nèi)部已做連接的繞組（如三相繞組已接成Y形或△形），則可只測它們對機(jī)殼的絕緣電阻。 3.1.4 測試標(biāo)準(zhǔn) 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電機(jī)組在工作溫度時(shí)絕緣電阻應(yīng)符合下式[1]： （3.1） 式中 R——電機(jī)繞組的絕緣電阻（MΩ） U——電機(jī)繞組的額定電壓（V）； P——電機(jī)額定功率（KW）。 3.2 繞組冷態(tài)電阻的測定 3.2.1試驗(yàn)?zāi)康? （1）用來檢查該繞組所用材料的電阻率、匝數(shù)、幾何尺寸等是否符合設(shè)計(jì)要求。

43、在電機(jī)型式試驗(yàn)中分析電機(jī)效率時(shí)，用此電阻值來計(jì)算繞組的銅耗。 （2）在電機(jī)進(jìn)行溫升試驗(yàn)時(shí)，以此電阻值作為繞阻的冷態(tài)電阻。溫升試驗(yàn)完成后再測量繞組的熱態(tài)電阻，利用兩者差值來確定繞組的平均溫度。在檢查試驗(yàn)時(shí)，在同一批設(shè)計(jì)的電機(jī)中，根據(jù)電阻值來判斷繞組內(nèi)部三相連接是否正常，相間是否有顯著差別。 3.2.2 測量儀器 本系統(tǒng)主要用電流電壓表或數(shù)字電橋來測量繞組電阻。 3.2.3 測量方法 測量繞組的冷態(tài)電阻有三種常用的方法：電橋法、電流電壓法和數(shù)字電橋測量法。 電流電壓法按電流表或電壓表所接的位置不同而有兩種不同的接線，如圖3.1（a）為電壓表后接法，它適用于所用電壓表的內(nèi)

44、阻遠(yuǎn)大于被測電阻的場合，有的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定兩者的比值大于或等于200時(shí)采用此法。圖3.1（b）為電壓表前接法，它適用于所用電流表的內(nèi)阻遠(yuǎn)小于被測電阻（如兩者比值小于1/200）的場合。 RX RX A A A U A U V V 圖3.1 電流電壓法測量冷態(tài)電阻接線圖（a）（b） 在精確測量時(shí)，無論采用上述哪一種接法，都應(yīng)對測量值進(jìn)行儀表誤差修正。 （1）電壓表前接法儀表修正方法 電壓表前接法的測量線路中，電流表指示的電流值就是流過被測電阻的電流，而電壓表指示的電壓除被測電阻兩端的電壓降外，還包含著電流表兩端

45、的電壓降。設(shè)電壓表及電流表指示值分別為U和I，電流表內(nèi)阻為rA，則被測電阻的實(shí)際值RX為[1] （3.2） （2）電壓表后接法儀表誤差修正方法 對于電壓表后接法，電流表指示值中含有被測電阻和電壓表兩個(gè)支路的電流，設(shè)電壓表內(nèi)阻為RV，其他同上式規(guī)定，則[1] （3.3） （3）電流電壓法適用場合及注意事項(xiàng) 由于受儀表精度的影響，電流電壓法的精度不如電橋法高。但是它在通電的工作狀態(tài)下進(jìn)行測量，所以在某些電機(jī)的溫升試驗(yàn)中可

46、以較準(zhǔn)確地反映出實(shí)際工作狀態(tài)下的電阻值。 單獨(dú)用于測量繞組的冷態(tài)電阻時(shí)，通入電流不應(yīng)大于繞組額定工作電流的10%，通電時(shí)間應(yīng)不超過1min。 3.3 空載試驗(yàn) 3.3.1 試驗(yàn)?zāi)康? 三相異步電機(jī)的空載試驗(yàn)是給定子加額定頻率的額定電壓，空載運(yùn)行的試驗(yàn)?？蛰d試驗(yàn)的目的是； （1）求額定頻率下的空載電流，空載損耗與外施電壓的關(guān)系，即電機(jī)的空載特性。 （2）求額定頻率和額定電壓下的空載電流和空載損耗。確定鐵耗和機(jī)械耗。 （3）檢查氣隙，繞組參數(shù)和鐵心質(zhì)量是否正常，裝配是否正常。 （4）檢查三相空載電流的平衡度。 （5）驗(yàn)證新產(chǎn)品磁路設(shè)計(jì)的合理性。 3.3.2 試驗(yàn)儀

47、器的選用 空載試驗(yàn)時(shí)對儀表的選用和測量有以下要求： （l）根據(jù)電流表和功率表電流量程的大小，接空載試驗(yàn)中所選最高電壓下空載電流的大小來確定是否用電流互感器。 （2）由于空載時(shí)電動機(jī)的功率較低，為了保證測量精度，最好用低功率因素功率表測量功率，功率表的規(guī)格應(yīng)一致。 （3）對于電機(jī)用戶，試驗(yàn)時(shí)若無低功率因素表，可采用普通的功率表。 （4）功率表的讀數(shù)應(yīng)同時(shí)讀取。由于異步電動機(jī)的空載功率因數(shù)通常小于0.25，故采用兩功率表測量H相功率時(shí)，其中一個(gè)功率表的讀數(shù)應(yīng)取負(fù)值。 （5）在起動期間，電流表和功率表的電流線圈應(yīng)短路，在讀數(shù)時(shí)才接入電流線圈。 根據(jù)上述原則，我們采用的是香港上潤精密

48、儀器有限公司生產(chǎn)的三相三線有功無功功率變送器（GAP／Q3-062）來作為本測試系統(tǒng)中的單相交流有功／無功功率的測量。 3.3.3 試驗(yàn)步驟 被測電機(jī)起動之后，均應(yīng)空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，使它的磨擦損耗達(dá)到穩(wěn)定?？蛰d試驗(yàn)的流程如下： （1）在主操作平臺界面上選擇空載試驗(yàn)，進(jìn)入空載試驗(yàn)操作平臺，如圖3.2所示。 圖3.2 空載試驗(yàn)操作平臺 （2）開始試驗(yàn)，在額定頻率下試驗(yàn)時(shí)，施于定子繞組上的電壓應(yīng)從110－130％額定電壓開始，逐步降低到可能達(dá)到的最低電壓值，即電流開始回升為止。對于基本系列的電動機(jī)，建議在 1.2、1.1、1.0、

49、0.95、0.85、0.7、0.5、0.4、0.3和0.2倍額定電壓下進(jìn)行試驗(yàn)，在空載試驗(yàn)的操作平臺上點(diǎn)擊采集第幾次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，就讀取系統(tǒng)中三相線電壓，三相線電流，輸入有功功率（在測試時(shí)，每次所測量的三相電壓、電流、功率因數(shù)以及頻率的值都會在空載試驗(yàn)的操作平臺上顯示）。 （3）試驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)立即將電機(jī)停下，并測量定子繞組的電阻，并記錄測量電阻所用的時(shí)間，在此，電阻的測量是通過三相電阻測試儀未測量的，和前面所述的測量絕緣電阻的儀器相同。對空載電流大于70％額定電流的電動機(jī)，應(yīng)分別在額定電壓點(diǎn)讀數(shù)后和試驗(yàn)結(jié)束后測量定子繞組的電阻。試驗(yàn)完畢，計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)庫。 （4）輸出結(jié)果，可以打印

50、單個(gè)的空載試驗(yàn)報(bào)表，也可以選擇進(jìn)行下一步的試驗(yàn)。 3.3.4 分析計(jì)算 空載試驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)在試驗(yàn)完畢后會自動存入數(shù)據(jù)庫，并會提示你是否實(shí)時(shí)打印空載試驗(yàn)的單個(gè)報(bào)表。報(bào)表中的數(shù)據(jù)，既有所測得的原始數(shù)據(jù)，也有分析計(jì)算所得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，所有的計(jì)算都是通過編寫的計(jì)算軟件來實(shí)現(xiàn)。 （1）求電壓平均值 取三相線電壓測量值的算術(shù)平均值作為實(shí)際的空載線電壓U0。在此，我們用每一次所測得的三相電壓值的平均值。若讀數(shù)時(shí)的電源頻率與額定頻率有偏差[1]， 則額定頻率時(shí)的空載電壓為： U0=(f 0/f) U0

51、 （3.4） （2）求三相線電流平均值 取三相線電流測量值的算術(shù)平均值作為實(shí)際的空載電流。 （3）求空載輸入功率 輸入功率由三相功率計(jì)測得。 （4）求空載功率因數(shù)Cosφ Cosφ0一般不要求計(jì)算，若有要求，可按下式計(jì)算[2]： （3.5） 在此，功率因數(shù)由三相功率計(jì)直接測得，不需要作處理。 （5）求定子繞組銅耗Pcu10[3] Pcu10=3I 02R1

52、 （3.6） 式中I 0為空載相電流；R1為相電阻 （6）求鐵耗PFe和機(jī)械耗Pfw之 和P0 空載時(shí)若忽略轉(zhuǎn)子繞組的銅耗，則[1]： P0?= PFe+Pfw=P0-Pcw10 （3.7） 按照上式計(jì)算方法，算出各測量電壓U0所對應(yīng)的I 0, P0, Pcw10, P0? （7）繪制空載特性曲線 空載特性曲線就是空載電流I 0和輸入功率P0與外施電壓U0的關(guān)系曲線，

53、 PFE U0/UN , ( U0/UN)2 1.0 圖3.3空載特性曲線示意圖 3.3.5作空載特性曲線及分離鐵耗和機(jī)械耗 按照試驗(yàn)結(jié)果，作和的關(guān)系曲線，進(jìn)而按電壓平方分離法，分離鐵耗和機(jī)械耗。 按上述計(jì)算方法，作P0?與電壓標(biāo)么值的平方的關(guān)系曲線，延長曲線的直線部

54、分，與縱軸交于P點(diǎn)，如圖3.3所示,P點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為電動機(jī)的機(jī)械耗。在此需要用到插值法來求得空載時(shí)的機(jī)械耗，再以額定電壓時(shí)的總損耗減去機(jī)械耗就可以得到空載時(shí)的鐵耗，在圖3.3中，繪制的是以標(biāo)么值表示的特性曲線。 電壓平方分離法是基于電機(jī)的基本鐵耗和空載雜散耗與電機(jī)的端電壓平方成正比的原理，但對于磁路比較飽和的電動機(jī)，在接近額定電壓部分，由于基波雜散耗增大，使曲線上翹。此外，在電壓很低的部分，由于出現(xiàn)了不可忽視的轉(zhuǎn)子繞組銅耗，曲線也會上翹。因此，在分離鐵耗和機(jī)械耗時(shí)，曲線的這兩部分不予考慮。 3.4 堵轉(zhuǎn)試驗(yàn) 堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)也是異步電動機(jī)最基本的試驗(yàn)項(xiàng)目。試驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)子被堵住不動，通常

55、在定子繞組上施加額定頻率的三相電壓。對于繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)，應(yīng)將轉(zhuǎn)子繞組在集電環(huán)上短路。 3.4.1 試驗(yàn)?zāi)康? （1）測定電動機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，測取堵轉(zhuǎn)特性曲線，即堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流IK，轉(zhuǎn)矩TK與外施電壓UK的關(guān)系曲線。 （2）求額定電壓時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流IKN和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TKN，從而檢查電機(jī)的起動性能是否符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 （3）考慮籠型轉(zhuǎn)子的鑄鋁質(zhì)量及轉(zhuǎn)子槽形尺寸設(shè)計(jì)的合理性。對于繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)，堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)?zāi)艽_切反映定轉(zhuǎn)子電抗是否正常，并能考核定轉(zhuǎn)子繞線焊接質(zhì)量及繞組端部的機(jī)械強(qiáng)度。 3.4.2 對試驗(yàn)電源、儀表和測量裝置的要求 （1）對試驗(yàn)電源的要求： 檢查試

56、驗(yàn)中堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)電源的輸出電流應(yīng)達(dá)到被試電機(jī)額定電流的1．4～1．7倍（100kw以下）或 1．1～1．5倍。在型式試驗(yàn)中電源的輸出電流至少應(yīng)達(dá)到被測試電機(jī)電流的2.5～4倍。通常要求調(diào)壓器的容量為被試電機(jī)額定功率的3倍以上。電源電壓應(yīng)在被試電機(jī)額定電壓的100～150％范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。為了進(jìn)行低頻堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)，要求具有1/4，1/2被試電機(jī)額定功率的電源。另外，在型式試驗(yàn)中，籠型異步電機(jī)和繞線式異步電機(jī)的堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)有所不同，作繞線式異步電機(jī)的堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，一般只作額定點(diǎn)附近的兩三個(gè)點(diǎn)即可，而籠型異步電機(jī)可以從額定點(diǎn)開始做7～9組數(shù)據(jù)。 （2）儀表和測量裝置的要求 異步電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，堵轉(zhuǎn)的時(shí)間不能過長，以

57、免電機(jī)過熱而使電機(jī)燒壞，因此要求所用的儀表的靈敏度要高，在本系統(tǒng)中，用來測量電壓、電流以及頻率的儀器和前面所述的空載試驗(yàn)相同，以上儀器符合試驗(yàn)的要求。測量轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的儀器是由長沙湘儀公司所生產(chǎn)的JCZ型智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。 JCZ型智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器是湘儀動力測試儀器有限公司利用美國ECHELON公司的LonWorks技術(shù)，在原JC型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制造的新一代產(chǎn)品，JCZ型智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器在保留原產(chǎn)品高精度、高可靠件等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還具有自動零點(diǎn)補(bǔ)償，自動環(huán)境溫度修正傳感器系數(shù)等智能化特性，從而消除了原來傳感器與二次儀表互換時(shí)帶來的誤差，并在轉(zhuǎn)速很低時(shí)也能精確測量轉(zhuǎn)速，當(dāng)使用ton

58、Works網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，通訊距離可達(dá)2公里，因此，在現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，其測量結(jié)果精確度較高。因此，在堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，JCZ型智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器響應(yīng)速度快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，完全能符合堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)的要求。 3.4.3 試驗(yàn)操作要點(diǎn) （1）在套裝JCZ型智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器時(shí)，首先應(yīng)測試電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，其轉(zhuǎn)向應(yīng)使所讀出宋的轉(zhuǎn)矩值為正值。 （2）試驗(yàn)時(shí)，施與定子繞組的電壓盡可能從接近額定電壓開始，然后逐步降低電壓，測取5～7點(diǎn)讀數(shù)（繞線電機(jī)只測取額定點(diǎn)附近的兩三組數(shù)據(jù)）。每點(diǎn)應(yīng)讀取三相電壓，電流，功率，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的讀數(shù)。 （3）堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)后，立即測量定子繞組的電阻。 （4）施加堵轉(zhuǎn)電壓的方式按盡可能縮短被

59、試電機(jī)連續(xù)通電時(shí)間的原則選擇。 （5）在測取堵轉(zhuǎn)特性時(shí)，最低電壓點(diǎn)應(yīng)接近試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)所列的數(shù)值或使堵轉(zhuǎn)電流接近額定電流。 （6）試驗(yàn)時(shí)，電源頻率應(yīng)保持穩(wěn)定。 3.4.4 控制流程 （1）在主操作平臺界面上選擇堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)，進(jìn)入堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)操作平臺，如圖3.4所示圖3.4 堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)操作平臺 （2）開始試驗(yàn)，在額定頻率下將電動機(jī)調(diào)至1.2倍額定電壓下工作，并逐漸降低驅(qū)動電壓至0.5倍額定電壓。為了防止電機(jī)過熱，在我們所研制的測試系統(tǒng)中，設(shè)置了自動測試選項(xiàng)，每次電機(jī)起動，系統(tǒng)會自動采集完數(shù)據(jù)，并且顯示在操作平臺中，一般的電機(jī)，運(yùn)行5～8秒便讓電機(jī)自動停轉(zhuǎn)，計(jì)算機(jī)會提示操作步驟。 （3）試驗(yàn)完畢，計(jì)算

60、機(jī)自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)提示存入數(shù)據(jù)庫。 （6）輸出結(jié)果，打印報(bào)表。（該試驗(yàn)需要畫出曲線） 3.4.5 數(shù)據(jù)處理及計(jì)算分析 按堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)電壓UK對應(yīng)的I K，TK作堵轉(zhuǎn)特性曲線I K= f（UK）和TK=f（UK），堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)特性曲線示意圖如圖 3.5所示。一般來說，若堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)的最大電壓與額定電壓相差不大于10％，額定堵轉(zhuǎn)電流IKN和額定堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 TKN可直接由堵轉(zhuǎn)特性曲線查取，在本系統(tǒng)中，使用一元插值法得到額定時(shí)的轉(zhuǎn)矩和電流值。 IK TK IK=

61、f（UK） IKN TKN TK=f（UK） 0 UK UN 圖3．5堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)特性曲線 3.5 溫升試驗(yàn) 3.5.1 溫升試驗(yàn)概述 電機(jī)各部分溫度如機(jī)殼溫度、鐵心溫度、軸承溫度和繞組溫度等，特別是繞組溫度不僅表示電機(jī)的發(fā)熱狀態(tài)，而且與電機(jī)的壽命有密切的關(guān)系，一般認(rèn)為，繞組溫度每增加 8～10oC，繞組壽命將縮短一半。所以電機(jī)制造廠和用戶都很重視電機(jī)溫度的測量，電機(jī)

62、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定要進(jìn)行溫升試驗(yàn)，目的就是在于熱穩(wěn)定狀態(tài)下測定電機(jī)各部分的溫度。 為保證電機(jī)的正常運(yùn)行，那么電機(jī)各部件的穩(wěn)定溫升不得超過國家標(biāo)準(zhǔn)的允許值。國家標(biāo)準(zhǔn)中對電機(jī)的鐵心，軸承，潤滑油，冷卻介質(zhì)等規(guī)定了溫度的極限值，對電機(jī)的繞組也規(guī)定了溫升的極限值。繞組的溫升除了與各種絕緣結(jié)構(gòu)的極限使用溫度有關(guān)以外，還與環(huán)境溫度，熱點(diǎn)溫度有關(guān)。 電機(jī)溫升的測量方法根據(jù)規(guī)定有四種：溫度計(jì)法、電阻法、埋置檢溫計(jì)法和迭加法（雙橋?qū)﹄姕y溫法），此外，目前國內(nèi)正在研制的有無線電測溫、紅外線測溫核溫度指示器等等。在研制的電機(jī)測試控系統(tǒng)中，溫度測量由Pt100測得溫度再傳給工控機(jī)進(jìn)行處理。 溫升試驗(yàn)的目的是測定電機(jī)

63、額定運(yùn)行時(shí)各部件的實(shí)際穩(wěn)定溫升，以檢驗(yàn)電機(jī)設(shè)計(jì)是否合格，制造工藝是否良好。 溫升試驗(yàn)方法有直接負(fù)載法、等效負(fù)載法和間接換算法，在所研制的測試系統(tǒng)中，根據(jù)廠方的要求，采用的是直接負(fù)載法來進(jìn)行溫升試驗(yàn)。直接負(fù)載試驗(yàn)法的溫升試驗(yàn)應(yīng)在額定功率，額定電壓，額定頻率下進(jìn)行。為了保證電機(jī)的正常運(yùn)行，必須對電機(jī)個(gè)部分的溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。首先是定，轉(zhuǎn)子繞組的溫度，不得超過國家標(biāo)準(zhǔn)的允許值。因?yàn)樗芙^緣村料的極限溫度所限制。 國家標(biāo)準(zhǔn)中對電機(jī)的鐵心，軸承，澗滑油，冷卻介質(zhì)等規(guī)定了溫度的極限值，對電機(jī)的繞組也規(guī)定了溫升的極限值。繞組的溫升除了與各種絕緣結(jié)構(gòu)的極限使用溫度有關(guān)以外，還與環(huán)境溫度，熱點(diǎn)溫度有關(guān)。關(guān)

64、系如表3-1所示： 表3-1 絕緣等級 絕緣結(jié)構(gòu)極限溫度 環(huán)境溫度 熱度溫度 溫升極限 A 105 40 5 60 E 120 40 5 75 B 130 40 10 80 F 155 40 15 100 H 180 40 15 125 本系統(tǒng)的溫升試驗(yàn)主要用直接負(fù)載法，加負(fù)載的方法用電源回饋法：兩臺相同的異步電機(jī)用連軸器連接，負(fù)載電機(jī)的勵磁電路由另外的電源供電。當(dāng)負(fù)載電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的值時(shí)，加入勵磁電流使負(fù)載電機(jī)成為發(fā)電機(jī)，改變勵磁電流的大小便可調(diào)節(jié)負(fù)載。此方法讀數(shù)，比較穩(wěn)定，耗電少，但設(shè)備較復(fù)雜。 采用直接負(fù)載法

65、做溫升試驗(yàn)時(shí)，被試電機(jī)應(yīng)保持額定負(fù)載，直到電機(jī)各部分溫升達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)為止。試驗(yàn)過程中，每隔半小時(shí)記錄被試電機(jī)的電壓，電流和輸入功率，以及定子鐵心，軸承，風(fēng)道進(jìn)出口處的冷卻介質(zhì)和周圍環(huán)境冷卻介質(zhì)的溫度。若采用帶電測溫法時(shí)，還應(yīng)每隔半小時(shí)以及試驗(yàn)結(jié)束前測量繞組的電阻。在本系統(tǒng)中我們采用Pt100溫度傳感器來測量被試電機(jī)的溫度，再通過RS485/RS232實(shí)時(shí)傳輸?shù)轿C(jī)中。 3.5.2 各種工作制電機(jī)的溫升試驗(yàn) 電機(jī)的工作制是指電機(jī)在運(yùn)行時(shí)承受負(fù)載的情況，包括起動、電制動、空載、斷能停載以及這些階段的持續(xù)時(shí)間和先后順序。 （1） 常用的旋轉(zhuǎn)電機(jī)分十種工作制，分別用S1～S10共十個(gè)代

66、號表示。其中S1為連續(xù)工作制；S2為短時(shí)工作制；S3～S8為各個(gè)不相同的周期工作制，在產(chǎn)品試驗(yàn)時(shí)，如果沒有特殊要求，則一個(gè)周期時(shí)間為10min，負(fù)載持續(xù)率可為15%、25%、40%或60%；S9為非周期變化工作制；S10為離散恒定負(fù)載工作制。 現(xiàn)將這十種工作制的內(nèi)容敘述如下，其中各種工作制主要適用于電動機(jī)，S1、S2也適用于發(fā)電機(jī)。 ①連續(xù)工作制——S1工作制 指在恒定負(fù)載下的運(yùn)行時(shí)間足以達(dá)到熱穩(wěn)定的工作制。 ②短時(shí)工作制——S2工作制 指在恒定負(fù)載下按給定的加載時(shí)間（應(yīng)為10、20、60min或90min）運(yùn)行，該時(shí)間不足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定，隨即斷能停轉(zhuǎn)，使電機(jī)再度冷卻到實(shí)際冷態(tài)的工作制。 ③斷續(xù)周期工作制——S3工作制 指按一系列相同的周期運(yùn)行，每一個(gè)周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段斷能停轉(zhuǎn)時(shí)間的工作制。這種工作制中每一周期的起動電流不致對溫升產(chǎn)生顯著的影響。 ④包括起動的斷續(xù)周期工作制——S4工作制 指按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段對溫升有顯著影響的起動時(shí)間，一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段斷能停轉(zhuǎn)時(shí)間的工作制。 ⑤包括起動和