[发明专利]一种三相异步电机的部分性能测试的方法

说明书

技术领域

本发明是一种三相异步电机的部分性能测试的方法，主要应用在电机制造厂家的产品出厂测试和维修 后的性能测试，也可用来进行对电机设计技术方案的快速验证。

技术背景

在三相异步电机的实际应用中，都是做为原动力来使用的，所以用模拟电机实际工作负载的测试方法 是传统的测试方法。目前对三相异步电动机性能测试的方法主要是用测功机法和陪试电机法，这两种办法 都需要对被测电机施加模拟负载，实际模拟电机在不同负载状态下的工作情况，得出被试电机在不同负载 情况下的性能指标。无论是测功机法或是陪试电机法，都是需要专门的测试设备，存在测试设备造价高， 测试时间长，耗能严重等情况。以用测功机法进行测试为例，测功机根据和其相连接的转矩、转速传感器， 电压、电流数据采集模块，实时对被测电机在不同负载状态下的电流、转矩、转速进行记录，从而测量出 被测电机的性能指标。制动器无论采用何种方式的负载，被测电机都是在实际负载的情况下运行，完成测 试，被测电机要消耗电能做功，制动器也要消耗电能做功，所以耗能严重。并且，电机的转速调整的时间 较长，所以完成测试所费用的时间，就会很长。特别对大功率电机，负载试验对电能的消耗和时间的浪费 相当大，尽管目前有将试验电能回馈电网的技术，但测试设备的造价会更高。所以现有检测设备造价高、 能耗大、耗费时间长，而本办法的发明较好的解决了这些问题。

发明内容

为克服目前在三相异步电机测试中，需要施加实际的模拟负载，存在着能耗大、设备造价昂贵、耗费 时间长等缺点。本发明利用电机的空载运行特性，在不加模拟负载的情况下，实现对三相异步电机性能的 测试。首先根据三相异步电机在额定电压下的空载运行特性，测量出被测电机的转子的转动惯量。然后， 利用和被测电机相连的转速传感器，测出电机输出轴的瞬时转速变化量，也就是旋转加速度，根据牛顿第 二定律，就可得出此时电机产生的电磁力矩。根据电机的运行特性，当电机被加电以后，电机会随负载的 变化而生产不同的工作电流，不同的工作电流产生不同的旋转转矩。根据能量守恒定律，在负载不发生变 化运行达到平衡的情况下，其稳定运行的电流和转矩是不发生变化的。所以对电机本身来讲，其产生的电 磁转矩只与通过电机绕组的电流有关，而与拖动负载的性质无关。三相异步电机在一定电流下所产生的旋 转电磁转矩，会对不同的转动惯量的负载产生不同的加速度，并且电机产生的电磁转矩、负载的转动惯量 和产生的负载旋转加速度三者的关系遵守牛顿第二定律。在已知负载的转动惯量的情况下，因此可以通过 测量瞬时转子旋转加速度的方法，来测取电机在不同状态下的瞬时旋转电磁转矩。电机在实际工作时的负 载是旋转的，这里，电机的任何形式的负载，是可以用转动惯量来等效代替的。负载可以看做是转子的转 动惯量加上负载的转动惯量之和。如果电机不带任何形式的其它负载，则电机的负载只有转子本身。这时 电机的负载的转动惯量，也就是电机转子本身的转动惯量，所以可以把电机本身的转子当做负载。由于三 相异步电机启动过程中的启动电流，有一个从大到小的渐变过程，覆盖了电机所有运行状态时的电流大小， 所以可以通过测试电机启动时的性能参数，来测试电机负载时的工作状态。由于通过电机绕组的电流和电 机产生的电磁转矩是一一对应的，而相同的转矩对相同转动惯量的负载产生的加速度是一样的，所以通过 测量电机启动过程中的瞬时转子瞬时转速变化量，就可以得出电机此时的电磁转矩。首先利用电机的空载 运行特性测取被测电机的转子的转动惯量，然后，测取被测电机转子的瞬时转速变化，据此来确定电机在 不同时刻的电磁转矩，是本发明的关键。本测试方法可以通过不给被测电机施加模拟负载，在被测电机空 载的情况下测出它的负载特性，能够简便快速测试被测电机的性能，能极大的节省电能和测试时间，是对 现有测试方法(测功机法和陪试电机法)的有效补充和验证。

要解决的技术问题