异步电机铁损测量试验方法

张玉龙

(海军驻哈地配军代表室，黑龙江哈尔滨150040)

异步电机铁损测量试验方法

张玉龙

(海军驻哈地配军代表室，黑龙江哈尔滨150040)

通过某电厂2007年2#机组B修实例，介绍了异步电动机铁损试验方法。通过电机定子铁心损耗及温升试验，检查定子铁心的铁损值和铁齿各部分的温升状况，这是判断铁心片间的绝缘状况的重要方法，并分析了发电机定子铁心局部的过热问题。

异步电机；铁心片间绝缘； 铁心损耗；磁密； 温升

0 引言

通常异步电动机的铁损是通过空载试验测定的。对异步电动机来说，测量铁损的主要目的是为了计算电机的效率，但往往忽视了铁损对电动机温升的影响。例如一些非标设计的长铁心的异步电动机，铁心加长后可以有效地降低电机的温升，但在电机实际运行时，往往会出现电机局部温升过高，甚至产生绕组过热烧毁现象。产生这一故障是因为组成铁心的硅钢片片间绝缘损坏，使得铁心局部存在环流，产生较大的涡流损耗，导致定子铁心局部会产生过热温升，进而使铁心槽中的绕组局部过热而损坏。因此，在发现异步电动机定子表面局部温度异常时，即可初步断定为定子铁心存在局部缺陷。为了准确判定定子铁心局部是否存在片间绝缘缺陷，可以通过电机定子铁心损耗及温升试验(铁损试验)，检查定子铁心的铁损值和轭、齿各部分的温升状况，以判断铁心片间绝缘的状况。本文就铁损试验的过程作如下介绍。

1 试验原理

当铁心中某处的片间绝缘存在缺陷，则此处必将存在涡流，并导致该处的局部温升增大。因此判断定子铁心是否存在片间绝缘缺陷，一般采取定子铁心损耗(简称铁损)及温升试验方法来进行检测。根据电磁感应定律，采用感应法测量定子铁心的磁密，见图1。

图1 测量铁心中的磁密

如图1所示，在定子铁心上缠绕励磁绕组(一次绕组)和测量绕组(二次绕组)。在一次绕组上施加一次交变电压，一次绕组中就产生交变电流，它在铁心中产生交变的磁通量。此交变的磁通量，即会穿过一次绕组，也会穿过二次绕组。并在一、二次绕组中都要引起感应电动势。其值为

E=4.44fBSW1

(1)

式中，E—感应电动势，也即二次绕组两端的空载电压；f—激磁频率；B—铁心中的磁密；S—磁通穿过铁心的轭部的面积；W1—一次绕组的激磁匝数。

试验时将电动机铁心的磁密认定为1.4T，通过控制绕组中的励磁电流使定子铁心的磁密保持在1.4T，用酒精温度计测量定子铁心及基座的温度，计算出温升和温差，同时测得二次绕组的空载电压，计算出轭部总的有功损耗。就可以再现电机实际运行时铁心片间绝缘损坏导致铁心局部发热的现象，进而找到片间绝缘损坏的部位。

1 试验前的准备

1.1 励磁线圈与励磁电流确定

励磁线圈W1的匝数由U1确定，并按式(2)计算后取整

(2)

励磁线圈电流I按下式计算

(3)

式中，H— 硅钢片在1.0T时的磁场强度，(A/m)，当确定磁密B=1.4T时，可根据电动机铁心所用硅钢片的牌号，利用GB/T 2521—1996标准，即可查出H的值。总励磁安匝IW1按下式计算

IW1=π(D1-hys)H

(4)

1.2 励磁线圈与测量线圈的安装

按照式(3)计算出的励磁电流确定励磁电缆的截面积，为了保证试验安全，通常按照3A/mm2过流量选择励磁电缆的规格。测量线圈应选择2.5mm2的独股多心铜软线。在定子铁心上按W1匝数扰绕制励磁线圈；在与励磁线圈成90度的地方绕制测量线圈。为保证测量精度和安全，测量线圈的匝数W2与励磁绕组匝数W1之比应小于0.5。安装励磁线圈与测量线圈时要注意，线圈与定子铁心之间要良好绝缘。

1.3 试验接线与仪表布置

1.3.1 试验接线

按照要求,绕制试验线圈和励磁线圈后,试验接线原理图如图2所示， 接线时要保证定子铁心绕组应可靠接地，应符合相关的安全规程。

图2 试验接线与力图原理图

图2中，M1—励磁线圈；M2—测量线圈；Ta—电流互感器；f—频率表；V1、V2—电压表；A—电流表；W—低功率因数瓦特表。

1.3.2 仪表布置

电气测量仪表的准确度不能低于0.5级；功率表应选用低功率因数瓦特表；仪用互感器的准确度应不低于0.2级。应按实际读数的需要选择仪表的量程。

沿定子轴向长度在定子齿上平均设置不少于5个测量点(大电机可适当增加)，在每个测量点放置热电偶或酒精温度计。酒精温度计或热电偶的测温准确度不超过。也可以用红外热像仪测量每个测量点的温度,但应保证红外热像仪的测温准确度不超过±2℃。

2 试验过程

2.1 试验操作

试验前，应测量定子铁心温度和环境温度。试验时在励磁线圈中施加工频交流电源，调整励磁线圈电压，使励磁电流接近式(3)的计算值。在表1中规定的磁通密度和时间下，进行定子铁心磁化试验。按照式(1)推算磁通密度，感应电势E近似等于绕组端电压。当磁通密度不满足表一时，可按照式(4)进行试验时间的修整折算，每个15min分别测量并记录频率f1、励磁线圈端电压U1、测量线圈端电压U2、励磁线圈电流I、功率P、定子铁心温度t1和环境温度t0。有条件的还可以在铁心中预埋测温元件并测量温度。

表1 磁通密度和试验时间

异步电动机试验时间的折算

(4)

2.2 试验结果的判定

2.2.1 铁心最大温升限值

在规定的磁通密度下，试验经过规定时间后，铁心最大温升限值见表2。

表2 铁心最大温升θmax限值

2.2.2 铁心相同部位(定子齿或槽)温差限值

该项考核仅针对基座号在355以上电机进行。在规定的磁通密度下，试验经过规定时间后，见表3。

表3 相同部位(定子齿或槽)温差限值δ

2.3 注意事项

试验中应密切监视定子铁心温升，振动和噪声情况，当发现有异常情况时，应停止试验，分析原因并排除异常后再进行试验。此外，如发现某一个测温点处温度在短时间内急剧升高，并且其它测量参数正常的情况下，即可判断为铁心异常发热处的片间绝缘损坏，可以提前停止试验。此外，如果在试验中发现测量线圈端电压U2过低或过高，可适当增加或减少测量线圈的匝数。

3结语

定子铁心是发电机的重要部件之一，其表面和片间绝缘比较薄弱，在检修过程中尤其是进入定子膛内检修一定要注意安全，防止工具及一些硬物与铁心直接接触。在达到试验周期和必要时一定要进行铁损试验，这是检查铁心局部缺陷的直接有效的方法，从而保证发电机定子铁心在运行中的温升在合格范围内。

[1] 李晶. 电机定子铁心损耗测试试验研究.防爆电机，2010.5.

[2] 史岩清，张玉大.电机冲片、铁心质量对产品的影响.防爆电机，2005.5.

[3] 王爱华.改进铁心叠压工艺降低高压电机铁耗的研究.防爆电机，2012.3.

Iron Loss Measurement and Test Method of Induction Motor

ZhangYulong

(Military Delegate Office of Navy in Harbin, Harbin 150040, China)

Taking a 2# B unit ( repaired in 2007) in an electric power plant as an example, this paper introduces iron loss test method of induction motor. Through stator iron-core loss and temperature-rise tests, the iron loss value of stator core and temperature-rise conditions of each part of iron teeth are checked. This is an important method to judge interlamination insulation condition of iron core. The local overheating problem of generator stator core is also analyzed.

Induction motor；interlamination insulation of iron core；iron-core loss；flux density；temperature rise

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.03.14

TM306

B

1008-7281(2017)02-0045-003

张玉龙 男 1972年生；毕业海军航空工程学院，现从事机电设备质量监督工作.

2016-08-22