現(xiàn)場電機(jī)設(shè)備電氣安全測試解決案例_Klaus Leibold——METRAHIT COIL 數(shù)字萬用表

簡介

診斷, 維護(hù)及維修電機(jī)設(shè)備需要檢查大量的電氣量，以及功能和電氣安全測試。為此需要若干測量和測試儀器，有些儀器只能有條件地?cái)y帶，因此不適合在現(xiàn)場使用。 METRAHIT COIL 數(shù)字萬用表避免了這個(gè)缺點(diǎn)。

同步設(shè)備和電機(jī)

在同步電機(jī)中, 磁化的轉(zhuǎn)子始終與定子磁場同步轉(zhuǎn)動(dòng)。 可以是三相同步電機(jī)也可以是單相同步電機(jī)——兩相同步電機(jī)相當(dāng)少見。同步電機(jī)可以布置成發(fā)電機(jī)或者是電動(dòng)機(jī)。

同步電機(jī)是一種具有轉(zhuǎn)子的同步電機(jī)，其轉(zhuǎn)子與定子內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場的頻率和磁極對(duì)數(shù)決定了轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)子的恒定磁場是由永磁體連續(xù)激發(fā)或者由轉(zhuǎn)子上的線圈單獨(dú)電磁激發(fā)。

同步電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

同步電機(jī)不包括換向器，而這在直流電機(jī)中是必需的–只要非常小的勵(lì)磁功率通過滑環(huán)供給電機(jī)用于單獨(dú)激發(fā)同步電機(jī)。而勵(lì)磁和無刷勵(lì)磁的情況就不需要。

速度與工作頻率的剛性關(guān)系對(duì)于要求獨(dú)立于負(fù)載而得到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的應(yīng)用是有利的。變速驅(qū)動(dòng)單元也可以在變頻器的幫助下實(shí)現(xiàn)。

然而，三相供電系統(tǒng)在某些情況下難以自動(dòng)啟動(dòng)，這是一個(gè)缺點(diǎn)。

異步設(shè)備和電機(jī)

在三相異步電機(jī)中，轉(zhuǎn)子在發(fā)電機(jī)中運(yùn)行在定子旋轉(zhuǎn)磁場的前面，而在電動(dòng)機(jī)中則在定子旋轉(zhuǎn)磁場的后面。之間的不同是由于兩種不同類型的轉(zhuǎn)子:短路或鼠籠式轉(zhuǎn)子兩端的導(dǎo)電棒是短路的,滑環(huán)轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子繞組的兩端是引出至接線盒的。

為了降低高啟動(dòng)電流，采用了特殊的啟動(dòng)程序。通常采用經(jīng)典的星-三角連接。就電子學(xué)而言，通常用變頻器來控制速度。啟動(dòng)設(shè)備是一種額外的措施，例如在重型啟動(dòng)的情況下使用。

異步電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

異步電機(jī)不需要換向器或電刷，因此使用壽命長。

它們堅(jiān)固耐用，價(jià)格低廉，這使它們在驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域成為一個(gè)多面手，還可以輸出高扭矩值。

直接起動(dòng)所需的大啟動(dòng)電流是一個(gè)缺點(diǎn)。此外，電機(jī)也可能經(jīng)常打滑，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場需要三相。在單相異步電機(jī)的情況下，旋轉(zhuǎn)磁場是由一個(gè)額外電容產(chǎn)生的，它造成了一個(gè)90°相移，作為第二相。

檢測方法

電機(jī)的電氣安全和正常的功能可通過多種方法進(jìn)行測試。除其他外，還需為電氣安全需要進(jìn)行以下測量和測試:保護(hù)導(dǎo)體電阻、絕緣電阻、泄漏電流、剩余電壓和高壓測試。

電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的問題可能是由電氣或機(jī)械原因引起的。本文不探討機(jī)械原因。

電氣原因包括繞組、控制器或電子器件的故障。通過比較多相電機(jī)繞組的電氣特性來檢測繞組的絕緣缺陷或短路，這種方法既適用于定子繞組，也適用于轉(zhuǎn)子繞組。在單相電機(jī)的情況下，可以與已知的好值進(jìn)行比較，例如從一個(gè)新電機(jī)所獲得的值。必須注意的是，這些電氣特性受電機(jī)溫度的影響，而故障通常只發(fā)生在施加工作電壓時(shí)。

電子設(shè)備的檢查，例如變頻器，在現(xiàn)場是不切實(shí)際的，因?yàn)闉榇四康男枰罅康臏y試程序。由于這個(gè)原因，通常在測試電機(jī)絕緣缺陷和繞組短路后需要更換電子設(shè)備。

目前先進(jìn)的是使用萬用表、絕緣測試儀和電機(jī)繞組測試儀。到目前為止，后者只能作為臺(tái)式儀器，只有在有條件的情況下才適合在現(xiàn)場使用。

從繞組到外殼和端子之間的電阻可以用簡單的萬用表測量。如果從繞組到外殼有一個(gè)可測量的電阻，絕緣就損壞了。然而，相反的觀點(diǎn)認(rèn)為絕緣在過載的情況下沒有受到任何損害是不能保證的。只有當(dāng)絕緣測試儀的測試電壓大于相應(yīng)的工作電壓時(shí)，才能得出這一結(jié)論。接線端子之間的繞組電阻可以作為線圈內(nèi)任何可能短路的指示器。如果定子或轉(zhuǎn)子的所有繞組的導(dǎo)通電阻幾乎相同，則繞組可能沒有短路。然而，該測試不適用于粗線和電阻水平難以測量的繞組。此外，只有在施加工作電壓時(shí)才發(fā)生的繞組短路不能用這種方法檢測。具有浪涌電壓測試的測試儀器可以提供可靠的結(jié)果—除非是永磁電機(jī)，永磁磁場根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置影響測量結(jié)果。當(dāng)比較繞組的測量結(jié)果時(shí)，必須考慮到，即使是好的電機(jī)，由于制造公差，各個(gè)繞組的電值也是不同的。

需要指出的是，用人體感覺器官進(jìn)行檢查可以提供有關(guān)可能出現(xiàn)問題的信息。電氣故障可以經(jīng)?？吹交蚵劦?！

測試和診斷用的設(shè)備

目前市場上可用的先進(jìn)的設(shè)備可以分類如下:

電氣安全:

• 電氣測試儀器用于保護(hù)導(dǎo)體電阻、絕緣電阻和漏電流的測量

• 高壓測試儀器

功能測試:

• 電機(jī)檢查器，具有絕緣電阻測量、電阻測量、電感測量等功能

• 具有高測試電壓的絕緣電阻測量儀器

• 檢測繞組短路的浪涌電壓測試儀

數(shù)字萬用表METRAHIT COIL

所有重要的測量和測試電機(jī)功能整合在一個(gè)單一的手持儀器- 絕緣測量儀器METRAHIT COIL，其是一個(gè)數(shù)字萬用表，絕緣測量儀器和電機(jī)繞組測試儀。

通過手持現(xiàn)場儀器檢測短路線圈。測量以1kv進(jìn)行，這也使它有可能檢測到只有在工作條件下才會(huì)發(fā)生的誤差。多相電機(jī)的繞組短路是通過比較各個(gè)繞組的測量值來檢測的，這適用于三角形或星形連接的電機(jī)。

在單相電機(jī)的情況下，可與已知的參考值進(jìn)行比較。

浪涌電壓測試方法的描述

實(shí)際測量的是使用測試適配器對(duì)一個(gè)L C并聯(lián)諧振電路的時(shí)間常數(shù)，包括電機(jī)線圈和電容器,電感范圍大約在1 0 μH到50 mH。電感測量范圍可以通過簡單的改變電容進(jìn)行調(diào)整。

并聯(lián)諧振電路的浪涌電壓測試原理

電容器充電1000伏后，通過LC電路放電。測量前兩個(gè)零點(diǎn)之間的衰減時(shí)間，并顯示在LCD上。時(shí)間常數(shù)與繞組的電感成正比。所有的線圈都要一個(gè)接一個(gè)地測量。測量值之間的偏差以百分比的形式顯示在模擬刻度上。在良好電機(jī)的情況下，偏差在幾個(gè)百分點(diǎn)之內(nèi)。當(dāng)偏差大于10%時(shí)，可假定繞組短路。由于測量結(jié)果受電機(jī)質(zhì)量的影響，無法精確的值。

電機(jī)繞組測試儀METRAHIT COIL

應(yīng)用，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

第一個(gè)使用電機(jī)繞組測試儀METRAHIT COIL的客戶是一家電動(dòng)叉車制造商。

在叉車的案例中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障的主要原因是變頻器，因此，到目前為止，大部分都是更換變頻器。如果問題與電機(jī)繞組有關(guān)，在過去，在現(xiàn)場是不可能立即確定的，但直到變頻器在幾個(gè)昂貴的工作時(shí)間內(nèi)被不必要地更換后，才可能確定。因此，分期投資在一個(gè)絕緣測量儀器METRAHIT COIL非?？欤梢愿采w成本，避免了不必要的更換單個(gè)變頻器。

缺點(diǎn)是通過浪涌電壓試驗(yàn)來檢測繞組短路，對(duì)永磁電機(jī)來說不能提供明確的結(jié)果?，F(xiàn)場電機(jī)設(shè)備電氣安全測試解決案例。

應(yīng)用：現(xiàn)場電機(jī)設(shè)備電氣安全測試解決案例

應(yīng)用包括電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)，電機(jī)和汽車制造，特別是在維修和服務(wù)領(lǐng)域的故障排除和電氣安全測試。