電機試驗與測試程及試驗技術(shù)課件

1、電機試驗與測試技術(shù)徐偉專2009年3月第1頁，共44頁。主要內(nèi)容電機試驗概述試驗站的構(gòu)成及原理電機試驗設(shè)備測試技術(shù)概述測試系統(tǒng)的構(gòu)成及原理電機試驗測試設(shè)備變頻電機試驗測試的特殊要求第2頁，共44頁。電機試驗概述第3頁，共44頁。試驗與實驗的區(qū)別兩者的不同語素是“實”、“試”，我們先看現(xiàn)代漢語詞典中這兩個詞的釋義：【實驗】為了檢驗?zāi)撤N科學(xué)理論或假設(shè)而進行某種操作或從事某種活動。【試驗】為了察看某事的結(jié)果或某物的性能而從事某種活動。從現(xiàn)代漢語詞典釋義同時結(jié)合各自的語素意義可以看出：實驗中被檢驗的是某種科學(xué)理論或假設(shè)，通過實踐操作來進行；而試驗中用來檢驗的是已經(jīng)存在的事物，是為了察看某事的結(jié)果或某物

2、的性能，通過使用、試用來進行。實驗是對抽象的知識理論所做的現(xiàn)實操作，用來證明它正確或者推導(dǎo)出新的結(jié)論。它是相對于知識理論的實際操作。試驗是對事物或社會對象的一種檢測性的操作，用來檢測那里正常操作或臨界操作的運行過程、運行狀況等。它是就事論事的。工廠的產(chǎn)品可以抽樣檢測，是試驗。試驗中，試驗對象是明確的，試驗?zāi)康氖菣z查它能不能正常運行、正常運行的條件和該條件允許的范圍。電機試驗概述第4頁，共44頁。電機試驗的意義電機試驗為電機設(shè)計、質(zhì)量檢驗等提供必要的數(shù)據(jù)支撐，其測試數(shù)據(jù)的正確性和準(zhǔn)確度是驗證設(shè)計及保證質(zhì)量的前提，試驗站的能力和形象成為企業(yè)設(shè)計能力和產(chǎn)品質(zhì)量的重要象征。 電機試驗概述第5頁，共44

3、頁。電機試驗的方法不同電機的試驗方法不盡相同，通常以相關(guān)的IEC（國際電工委員會）標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)（一般參照IEC標(biāo)準(zhǔn)編制）或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為試驗依據(jù)。目前使用最多的電機試驗國家標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 755-2008旋轉(zhuǎn)電機8-定額與性能GB/T 755.2-2007旋轉(zhuǎn)電機(牽引電機除外)確定損耗和效率的試驗方法GB/T 1032-2005三相異步電動機試驗方法GB/T 1029-2005三相同步電機試驗方法變頻器供電的電機試驗方法，目前有一報批稿：變頻器供電三相籠型感應(yīng)電動機試驗方法 電機試驗概述第6頁，共44頁。電機試驗概述絕緣電阻測定繞組冷態(tài)電阻測定熱試驗（GB1032）目的：求溫升空載試驗（G

4、B1032）目的：鐵耗、風(fēng)摩耗堵轉(zhuǎn)試驗（GB1032）目的：堵轉(zhuǎn)特性曲線Uk-Ik、Uk-Tk(IkN、TkN)方法：轉(zhuǎn)矩可采用測量和計算兩種方法負載試驗（GB1032）效率確定（GB1032）（熱試驗、負載試驗、空載試驗）最大轉(zhuǎn)矩測定目的：求出電機的最大轉(zhuǎn)矩，了解其機械過載能力方法：在堵轉(zhuǎn)試驗基礎(chǔ)上采用園圖法計算電機試驗的內(nèi)容以三相異步電動機試驗為例參照GB/T 1032第7頁，共44頁。電機試驗概述最小轉(zhuǎn)矩測定噪聲的測定振動的測定耐電壓試驗短時過轉(zhuǎn)矩試驗轉(zhuǎn)動慣量測定軸電壓測定超速試驗通過上述試驗，求取電機的效率、溫升、功率因數(shù)、起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、噪聲、振動等指標(biāo)。第8頁，共44頁。試驗站

5、的構(gòu)成及原理第9頁，共44頁。試驗站的構(gòu)成試驗電源被試電機測試系統(tǒng)試驗臺油水路電網(wǎng)試驗電源：包括多種形式的電源，主要有：機組、調(diào)壓器、變頻器、變頻電源、數(shù)字電源、整流電源等。此外，還包括電網(wǎng)及供電回路的變壓器、開關(guān)柜等電氣設(shè)備。其作用是為被試電機提供電源。測試系統(tǒng)：測試系統(tǒng)對電機試驗過程中關(guān)心的各種電量及非電量進行測量，分計量和監(jiān)視兩種類型。計量用測試系統(tǒng)通常要求較高的準(zhǔn)確度等級，一般需要由法定計量部門計量認可。試驗臺：是試驗站的神經(jīng)中樞，起下達控制指令和顯示試驗狀態(tài)，試驗數(shù)據(jù)，并對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理生成報表等作用試驗站的構(gòu)成及原理第10頁，共44頁。電機試驗設(shè)備第11頁，共44頁。斷路器：

6、統(tǒng)稱，用于接通/斷開帶負荷的電路，具有一定的消磁滅弧作用，可以帶熱磁作用自動脫扣器，可以附加其它多種功能。 空開：是【空氣斷路器】、【空氣開關(guān)】的簡化叫法, 是應(yīng)用最廣泛的斷路器種類。指斷路器分斷電路過程中的滅弧是在空氣介質(zhì)中完成的，根據(jù)介質(zhì)不同，還有【油斷路器】、【真空斷路器】、【六氟化硫斷路器】等。習(xí)慣上，特指【塑殼空氣斷路器】，與之不同的還有【萬能斷路器】、【微型斷路器】。 斷路器、空開電機試驗設(shè)備第12頁，共44頁。隔離開關(guān)：可以是刀開關(guān)或斷路器主要作用是：1)分閘后，建立可靠的絕緣間隙，將需要檢修的設(shè)備或線路與電源用一個明顯斷開點隔開，以保證檢修人員和設(shè)備的安全。2)根據(jù)運行需要，換

7、接線路。隔離開關(guān)電機試驗設(shè)備第13頁，共44頁。接觸器：接觸器是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。 接觸器電機試驗設(shè)備第14頁，共44頁。開關(guān)柜是一種電設(shè)備，外線先進入柜內(nèi)主控開關(guān)，然后進入分控開關(guān)，各分路按其需要設(shè)置。如各種開關(guān)、儀表等。開關(guān)柜常見分類：1、低壓抽出式開關(guān)柜2、交流低壓配電柜3、金屬鎧裝移開式開關(guān)柜4、低壓固定分隔式開關(guān)柜5、高壓電容器柜6、高壓開關(guān)柜開關(guān)柜電機試驗設(shè)備第15頁，共44頁。電機試驗設(shè)備機組：由電動機和發(fā)電機構(gòu)成，為被試電機提供交流或直流電

8、源。根據(jù)組成機組的電機數(shù)量又分為兩機組、三機組、五機組等。直流機組具有調(diào)壓及穩(wěn)壓功能；交流機組除了調(diào)壓、穩(wěn)壓外，有的還可在一定頻率范圍內(nèi)調(diào)頻和穩(wěn)頻。相對變頻器而言，機組輸出的是失真很小的正弦波。機組是傳統(tǒng)電機試驗最主要的試驗電源，目前，大部分電機廠還在廣泛使用。機組第16頁，共44頁。電機試驗用變壓器主要有降壓變壓器、整流變壓器、耐壓試驗變壓器等變壓器電機試驗設(shè)備第17頁，共44頁。調(diào)壓器分為自耦調(diào)壓器和晶閘管調(diào)壓器兩種 ，電機試驗一般采用自耦調(diào)壓器，電機試驗中有時作為簡單的試驗電源，不可調(diào)頻，不穩(wěn)壓。調(diào)壓器電機試驗設(shè)備第18頁，共44頁。變頻器簡單講就是一種改變頻率輸出的電氣設(shè)備，一般也可改

9、變輸出電壓，其輸出往往含有大量的高次諧波。變頻電源與變頻器之處主要在于變頻電源對輸出波形有較高要求，一般要求輸出正弦波。數(shù)字電源是我公司針對電機試驗的特殊要求，在變頻器基礎(chǔ)上研制的一種特殊電源，其輸出波形及控制方式都與變頻器有很大的不同。變頻器、變頻電源、數(shù)字電源電機試驗設(shè)備第19頁，共44頁。試驗臺是試驗站的神經(jīng)中樞，包括儀表、按鈕、指示燈、電腦、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)等。 1.通過開關(guān)操作或電腦鼠標(biāo)鍵盤操作下達控制指令； 2.接收測試數(shù)據(jù)集中顯示或作為控制反饋輸入； 3.進行數(shù)據(jù)處理分析，出具試驗報告等。試驗臺電機試驗設(shè)備第20頁，共44頁。測試技術(shù)概述第21頁，共44頁。測量：Measure

10、物理量可直接由量具讀出數(shù)值。幾個概念測試：Test包括化學(xué)分析、物理測量、性能鑒定的試驗過程的總稱。檢測：Dtection用指定的方法獲取某種物體指定的技術(shù)性能指標(biāo)。計量：Measure實現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動。廣義的理解是指有關(guān)測量知識的整個領(lǐng)域。計量在歷史上稱之為“度量衡”。隨著生產(chǎn)和科 學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代計量已遠遠超出“度量衡”的范圍?，F(xiàn)有長度、熱學(xué)、力學(xué)、 電磁學(xué)、無線電、時間頻率、電離輻射、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)等計量專業(yè)，已形成了 一門獨立的學(xué)科計量學(xué)。計量涉及到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學(xué)試驗、國內(nèi) 外貿(mào)易、人民生活等各方面，是國民經(jīng)濟的一項重要的技術(shù)基礎(chǔ)。測試技術(shù)概述第22頁，

11、共44頁。聶榮臻元帥曾形象地說，一個家庭開門七件事，柴、米、油、鹽、醬、醋、茶。搞好科研，同樣也有“開門七件事”，即新型原材料、電子元器件、儀器儀表、精密機械、大型設(shè)備、測試技術(shù)、計量技術(shù)。測試技術(shù)概述計量的意義測量是人類認知自然的基本手段，計量是研究測量的科學(xué)，是所有科學(xué)賴以發(fā)展的支柱。 第23頁，共44頁。測試系統(tǒng)的構(gòu)成及原理第24頁，共44頁。測試系統(tǒng)總類繁多，按照構(gòu)成形式，可分為如下三種方式：儀器儀表式測試系統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試系統(tǒng)的構(gòu)成及原理測試系統(tǒng)的分類第25頁，共44頁。儀器儀表式測試系統(tǒng)一般包括多個測試單元，每個測試單元完全獨立，測試單元包括一次傳感器及二

12、次儀表兩個部分；一次傳感器一般為交流互感器或直流分流器，其特點是一次傳感器及二次儀表均按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)均可溯源。因此，用戶可以靈活選擇不同廠家的傳感器及儀表，自行組建測試系統(tǒng)。早期的儀器儀表通常功能比較單一，以功率測試系統(tǒng)而言，由電壓表、電流表、頻率計、功率計等構(gòu)成?，F(xiàn)代新型的功率測試儀器（一般稱功率分析儀）則由一臺儀器完成上述所有參量的測量。儀器儀表式測試系統(tǒng)在電機試驗中被廣泛采用，對于傳統(tǒng)工頻測量，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。主要難度在于低功率因數(shù)測試。儀器儀表式測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)的構(gòu)成及原理第26頁，共44頁。集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將各種類型的傳感器輸出的模擬或數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成計算機可以識別的數(shù)字

13、量，由計算機接口采集成為內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，按需要處理成相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果，供傳送、顯示、打印輸出。集中式計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有人機界面良好，操作簡單，功能齊全等優(yōu)點。集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心技術(shù)是多路采集卡，目前，生產(chǎn)采集卡的廠家較多，大多只適用于工業(yè)控制。用于電機試驗還存在諸多問題，目前主要停留在科研項目階段。集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試系統(tǒng)的構(gòu)成及原理第27頁，共44頁。集中式計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框圖測試系統(tǒng)的構(gòu)成及原理第28頁，共44頁。多個測試模塊或測試子系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的通訊接口與上位機連接，即可構(gòu)成分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其優(yōu)點是組合能力強，易于擴展；測試模塊或子系統(tǒng)獨立性強，易于維護；分散測量，集

14、中管理，對系統(tǒng)硬件要求低，可靠性高；采用數(shù)字通訊取代模擬信號傳輸，電磁兼容性能好，適合惡劣環(huán)境工作。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試系統(tǒng)的構(gòu)成及原理第29頁，共44頁。分布式計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框圖測試系統(tǒng)的構(gòu)成及原理第30頁，共44頁。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從實現(xiàn)的功能角度看，與集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)差不多。但實現(xiàn)功能的方法完全不同：集中式數(shù)據(jù)采集的核心是標(biāo)準(zhǔn)信號的數(shù)據(jù)采集及輸入信號的調(diào)理。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的骨架是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心。研制者都會對網(wǎng)絡(luò)的可靠性、實時性、兼容性、可擴充性進行精心設(shè)計，而這些性能，也是分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的魅力所在。集中式數(shù)據(jù)采集與分布式數(shù)據(jù)采集的

15、共同特點是兩者均研究事物的共性，前者的共性是信號的標(biāo)準(zhǔn)化，后者的共性是網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，電機試驗測試專業(yè)程度較高，目前，應(yīng)用最多的還是各種專業(yè)儀器儀表。小型的集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及含通訊接口的儀器儀表，可以作為分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個子站。三種測試系統(tǒng)的主要區(qū)別測試系統(tǒng)的構(gòu)成及原理第31頁，共44頁。電機試驗測試設(shè)備第32頁，共44頁。電機試驗測試設(shè)備電機試驗測試對象主要有：電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)勵磁電壓、勵磁電流交流耐壓電壓、直流泄露電流各種諧波特征量、各種電源品質(zhì)參數(shù)絕緣電阻、繞組電阻轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速水壓、水流量、油壓、油流量噪聲、振動根據(jù)不同的測試對象，需要不同的傳感器及儀器儀表，本節(jié)主要

16、講述功率及與功率相關(guān)的電壓、電流的測試設(shè)備。第33頁，共44頁。互感器基于電磁感應(yīng)原理，與變壓器類似，根據(jù)用途分為電壓互感器和電流互感器，長期以來，在電機試驗工頻測試中，互感器占主導(dǎo)地位。使用中，電壓互感器副邊不能短路，電流互感器副邊不能開路?；ジ衅鞯闹饕笜?biāo)有比差和角差，通常說的準(zhǔn)確度，如0.2級的電流互感器，指比差準(zhǔn)確度為0.2級，另外，互感器檢定規(guī)程對互感器的角差指標(biāo)做出了明確的要求，0.2級的互感器角差必須小于10。更高精度的互感器有更高的比差及角差指標(biāo)?；ジ衅麟姍C試驗測試設(shè)備第34頁，共44頁?；魻杺鞲衅骰诨魻栃?yīng)原理，有霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器兩種，由于具有較好的帶寬特性，

17、交直流通用，在控制領(lǐng)域的測量中得到了廣泛的應(yīng)用。目前國外生產(chǎn)霍爾傳感器的廠家主要有瑞士LEM公司。精度普遍低于0.3級。相位指標(biāo)不明，我公司發(fā)現(xiàn)，把霍爾電壓、電流傳感器用于電機試驗的功率測試，尚存在諸多不足。電機試驗測試設(shè)備霍爾傳感器第35頁，共44頁。分流器是根據(jù)直流電流通過電阻時在電阻兩端產(chǎn)生電壓的原理制成。分流器廣泛用直流電流測試，其輸出一般為mV電壓信號，其額定壓降是60mV，但也可被用作75、100、120、150及300 mV。分流器電機試驗測試設(shè)備第36頁，共44頁。分壓器主要有電阻式分壓器和電容式分壓器兩種，前者主要用于直流測試，后者用于交流測試。在電機試驗測試中，電阻分壓器用

18、于直流泄露試驗的直流高壓測試，電容式分壓器用于交流耐壓試驗的交流電壓測試。分壓器電機試驗測試設(shè)備第37頁，共44頁。羅氏線圈，全稱羅柯夫斯基線圈，國內(nèi)多稱空心線圈，即沒有鐵心的線圈，用于交流電流測試。由于沒有鐵心，無磁飽和現(xiàn)象，過載能力強，頻率特性好，測試帶寬可以做到1MHz以上，與霍爾傳感器相比，其缺點是低頻特性較差，不能作直流測試，優(yōu)點是高頻特性好。羅氏線圈電機試驗測試設(shè)備第38頁，共44頁。指針表（模擬表）數(shù)字表磁電系磁電比例系電磁系電動系感應(yīng)系靜電系整流系電子系形形色色的儀表儀表顯示方式工作原理交流表交直流兩用表信號類型直流表正弦非正弦電機試驗測試設(shè)備第39頁，共44頁。電壓表功率計儀表被測參量電流表功率計俗稱瓦表，主要用于測