[发明专利]坑埋式深冷电机型式实验装置及被试电机温升计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是一种坑埋式深冷电机型式实验装置。

背景技术

电机的型式试验包含了很多项目，如空载电流、空载损耗、效率、温升、起动转矩、最大转矩等等。这些项目的检测，需和实际使用工况相同或类似，不能有太大的差异，这对普通电机来说，一般的电机试验站就完全能满足要求。但对深冷电机来说，由于使用温度(-100℃以下)大大低于室温，电机绕组的电阻已发生了很大的变化，如还在常温环境进行测试的话，其得到的结果会和实际情况严重偏离，这就失去了试验的意义。

再有，常规电机的温升测试，是用温度计测量电机的表面温度，当电机表面温度在1小时内的变化不超过1K时，可认定电机的温升达到了稳定状态，这时再通过电阻法测量电机的电阻变化量换算出电机的温升，也就是常说的电阻法。可这种方法并不适用于深冷电机，因为深冷电机在试验时无法测量电机的表面温度。即使通过预埋测温元件的方法，由于液氮的温度过低，测温元件也存在着无法准确测量的风险。

图1是国内各电机型式试验站的标准模式，它包括联轴器13、负载18、试验平台19和控制测试设备，负载18通过联轴器13与被试电机12连接。测试设备包括强电柜1、操作台2、电功率变送器3、工频变送器4、功率因数变送器5、电流变送器6、电压变送器7、三相电流互感器8、三相电压互感器9、电阻测量仪10、环境及铁芯温度测试仪11、转矩转速采集卡14、扭矩仪15、转矩转速传感器16、堵转装置17和加载控制柜20。从图1中可看出，这些设备和仪器等均安装在地面上，电机在测试时是采用卧式结构的，且没有实现深冷的装置。目前在电机行业内，即使是立式安装电机，在进行型式试验时也是采用卧式安装(这并不会影响立式安装电机的测试结果)的方式实现的。这使得深冷电机的型式试验无法利用现有的试验站进行。如果采用目前的试验站进行深冷电机的测试，主要存在以下两点问题：

1、无深冷装置，电机无法实现深冷状态下的运行；

目前的电机型式试验站，当电机进行试验时，环境温度为室温，即20℃左右，即使电机实际工况温度不在这个范围内，由于温差变化不大，不会对测试结果产生实质性的影响。但是，在深冷(-100℃以下)环境下，由于和室温的温差太大，实验室的环境温度已不能满足深冷电机的测试条件，所以必须具备深冷装置。

2、现有的试验站即使增加深冷装置，也无法实现深冷电机的精确测试；

因为要实现深冷，必须有液氮，而卧式的结构必须实现液氮的密封。不说低温密封材料选型困难，单就密封装置产生的能量损失带来的测量误差就无法保证电机的效率、转矩、电流等关键数据的真实性。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一套能模拟深冷测试环境并能精确测量电机参数的坑埋式深冷电机型式实验装置及被试电机温升计算方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：坑埋式深冷电机型式实验装置，包括负载、升降机构、联轴器、深冷装置和控制测试设备，所述的负载采用立式方式安装在升降机构上，升降机构安装在地面上，所述的深冷装置安装在地坑里；被试电机采用底部固定方式立式安装在深冷装置中，被试电机通过联轴器与负载连接，所述的控制测试设备安装在地面上。

进一步地，所述的深冷装置包括液氮罐、液氮和耐深冷保温壳体，所述的液氮罐里充填液氮，液氮罐外为耐深冷保温壳体。

进一步地，所述的耐深冷保温壳体包括耐深冷硬质保温材料的底板和耐深冷软质保温材料的侧板。

进一步地，所述的耐深冷硬质保温材料为Deltherm 68890或Pamitherm 41140；所述的耐深冷软质保温材料为玻璃棉。

坑埋式深冷电机型式实验装置的被试电机温升计算方法，包括以下步骤：

利用被试电机的动力线测量被试电机的电阻，当被试电机的电阻在1小时内波动幅度不超过电阻基准值的0.4％时，认定温升到达稳定状态，通过计算该时间段的被试电机电阻值即换算出被试电机的温升。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的被试电机采用立式安装方式，轴伸向上，被试电机直接浸没在液氮里。较卧式安装的优势在于实现深冷用的液氮不会流出，因此无需密封。采用本发明的优点是不涉及到液氮的密封，因此无卧式安装时为防止液氮从轴伸处流出而采取密封而导致的能量损耗，可精确测量电机的效率及各项技术参数，试验精度等同于常规电机型式试验台。同时，坑埋式的立式安装结构，可有效地避免由于低温液氮泄漏对人体造成的潜在威胁。本发明填补了该技术领域的国内空白。