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(寧德出入境檢驗檢疫局,福建 福安 355017)

電機拆散件中定子鐵芯測試技術(shù)研究

雷奶華，溫韻光，湯紹釗，葉德住

(寧德出入境檢驗檢疫局,福建 福安 355017)

由于生產(chǎn)配套和出口關(guān)稅等原因，很多出口企業(yè)不進(jìn)行整機生產(chǎn)，只生產(chǎn)電機定子給國外配套。根據(jù)電機等值電路原理，針對電機拆散件中的定子鐵芯進(jìn)行檢測，設(shè)計了定子的安裝結(jié)構(gòu)，提出了測試控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，依據(jù)電機標(biāo)準(zhǔn)對定子進(jìn)行出廠檢測，結(jié)合具體型號電機的合格區(qū)設(shè)置，對電機拆散件中的定子鐵芯進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)，從試驗數(shù)據(jù)分析可以看出，測試方案是可行有效的。

電機拆散件;定子;測試

0 引言

電機拆散件指的是將整臺電機產(chǎn)品進(jìn)行拆散、分類包裝的產(chǎn)品。電機拆散件有成套拆散件和非成套拆散件。成套拆散件是指將整臺產(chǎn)品進(jìn)行拆散，分類包裝出口，所有零部件進(jìn)行組裝后是一臺完整的電動機或發(fā)電機。非成套拆散件是指僅出口產(chǎn)品的主要零部件，且其主要零部件已構(gòu)成整機特征或價值的60%，但重新組裝后則是一臺非完整產(chǎn)品，有一定配件的缺失。由于生產(chǎn)配套和出口關(guān)稅等原因，很多出口企業(yè)只生產(chǎn)電機定子給國外配套，在生產(chǎn)中就需要對定子進(jìn)行檢驗，控制拆散件中定子的質(zhì)量。

1 等效電路分析

由電機學(xué)知道，根據(jù)等值電路原理，用靜止的轉(zhuǎn)子來代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，從而計算轉(zhuǎn)子的等效電阻和等效電流[1]。T型穩(wěn)態(tài)等效電路如圖1所示，靜止的電阻為R，電抗為X，轉(zhuǎn)子電動勢為E20,R1,X1表示固定的電阻和電抗，轉(zhuǎn)子電流為:

功率因數(shù)角為：

圖1 電機T型穩(wěn)態(tài)等效電路

轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率仍然保持不變，用靜止等效電路進(jìn)行替代轉(zhuǎn)動的電機電路，替代前后的電流和功率因數(shù)應(yīng)保持一致，定子損耗應(yīng)保持不變[2]。這樣，可以通過如下的公式進(jìn)行分析得到等效的定子損耗[3]。

(1)

(2)

2 測試方案

給定子匹配一個同型號的轉(zhuǎn)子，用快速檢測工裝，將定子鐵芯安裝在檢測臺子上，再用檢測系統(tǒng)對定子進(jìn)行檢測，利用合格區(qū)對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。

2.1 定子快速檢測工裝

定子快速檢測工裝如圖2所示，定子、轉(zhuǎn)子快速檢測工裝與傳統(tǒng)的電機檢測工裝相比，具有獨特的優(yōu)點。一是左側(cè)的軸承座安裝方式發(fā)生變化，工裝從中部分開，通過前后兩側(cè)的內(nèi)六角螺釘聯(lián)接方式鎖緊，左側(cè)軸承座最明顯的特點是可以上下分開安裝，減輕工裝重量；二是右側(cè)的軸承座安裝方式采用蝴蝶片式安裝，在軸承座上部和中部間設(shè)計了一個蝴蝶片式結(jié)構(gòu)，在前后兩側(cè)方向通過一個獨特的固定塊結(jié)構(gòu)作為蝴蝶片轉(zhuǎn)軸的軸孔座，使上部軸承座可繞著此固定塊的軸孔座順時針方向旋轉(zhuǎn)。

將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸裝到左右兩側(cè)軸承座上，將鎖緊螺釘全部鎖緊，調(diào)試好軸承座底部的位置后，將軸承座底部、電機支座固定鎖緊。在檢測時,裝上電機定子，再將右側(cè)上部分軸承座逆時針方向旋轉(zhuǎn)，同時裝上左側(cè)軸承座上部分，左右兩側(cè)的上下軸承座都已對接好，通過螺栓鎖緊上下軸承座即可,方便簡單。

圖2 定子快速檢測工裝

2.2 檢測控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖3所示，整個測試包含5個工位。冷態(tài)直流電阻測量儀，分9次分別測量被試品三相繞組的冷態(tài)直流電阻，每一次測量的持續(xù)時間為3 s，取3次測量的算術(shù)平均值作為該相繞組的直流電阻，繞組測量完畢后，按照預(yù)置的合格區(qū)判定原則判定各相繞組的測量結(jié)果；耐電壓模塊測量相間和繞組對地的耐電壓，每相測試1次，不擊穿即為合格；絕緣電阻測量模塊分別測量被試品相間和繞組對地的絕緣電阻值，每次測量持續(xù)2 s，重復(fù)3次，取平均值作為試驗判定值；配置的電氣參數(shù)儀器，主要是進(jìn)行空載試驗和堵轉(zhuǎn)試驗，讀出定子的空載電流、空載損耗以及堵轉(zhuǎn)電流等[4]。

主控計算機與試驗電源以及PLC接口之間采用現(xiàn)場總線連接，控制主機通過多路可并行工作的串口通訊實現(xiàn)產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)的并行采集。由PLC執(zhí)行設(shè)備的起停控制、試驗接口轉(zhuǎn)換和自動化檢測流水線的步進(jìn)控制，實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備硬件工作狀態(tài)，提供人工指令采集與判斷、儀器設(shè)備分合閘狀態(tài)監(jiān)控以及控制指令執(zhí)行結(jié)果判別等任務(wù)[4]。被試定子檢測出的數(shù)據(jù)與對應(yīng)的合格區(qū)對比，合格產(chǎn)品入庫，對于不合格的產(chǎn)品進(jìn)行返工返修。

圖3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

2.3 檢測流程

對于定子的質(zhì)量控制，按圖4的流程圖所示進(jìn)行檢測，先進(jìn)行外觀檢查，再做耐壓試驗和匝間絕緣試驗，如果試驗不通過，馬上進(jìn)行返工返修后，再進(jìn)入流程。耐壓試驗的電壓為1 000+2UN(UN為定子的額定電壓)，試驗時間為1 min,擊穿電流為10mA；匝間絕緣試驗則是通過匝間耐壓儀進(jìn)行試驗，先設(shè)置匝間耐壓波形，如果波形重合，則合格，如果波形不重合或是定子有損壞異常等，則為不合格，匝間試驗電壓推薦值為單相2 100V，三相的定子電壓為2 500V，施加時間一般為1～3 s[5]。需要注意的是匝間試驗，如果波形不重合，而波形與設(shè)置的波形相似且面積相一致，則認(rèn)為定子也是合格的。對于后面進(jìn)行的空載和堵轉(zhuǎn)試驗，其檢測數(shù)據(jù)使用合格區(qū)進(jìn)行對比，落在合格區(qū)內(nèi)則為合格，不在合格區(qū)的范區(qū)內(nèi)則為不合格[6]。

圖4 定子檢測流程

3 樣機試驗及數(shù)據(jù)分析

針對MS系列鋁殼電機定子鐵芯的測試，在抽樣的企業(yè)生產(chǎn)中，對于空載試驗和堵轉(zhuǎn)試驗，定子規(guī)格在80～112之間，推薦的合格區(qū)如表1所示。

表1 MS系列電機定子合格區(qū)

對于定子，選取1個定子型號MS100L1-4，其檢測出的空載電流為3.61 A,空載功率為232.46 W,堵轉(zhuǎn)電流為5.38 A，堵轉(zhuǎn)功率為490W，對照表1的MS系列電機定子合格區(qū)，其結(jié)果都在合格區(qū)范圍內(nèi)。配上一個轉(zhuǎn)子，裝在圖2所示的工裝上,進(jìn)行定子損耗試驗，檢測得出定子匹配的電機負(fù)載曲線如圖5所示。圖5中P1為輸入功率，P2為輸出功率，I為輸入電流，S為轉(zhuǎn)差率，PF為功率因數(shù)。按圖2裝配，從圖5的檢測曲線可以看出，檢測出的定子銅耗損耗為215 W左右，而完整電機的定子銅耗為219.6 W，僅相差4.6 W。檢測得出定子匹配的電機空載曲線如圖6所示，U0為空載電壓，Un為額定電壓，I0為空載電流，P0為空載功率，定子銅耗為P0′,從檢測曲線上可以得出，定子銅耗約為80W，而完整電機的空載定子銅耗為82.9 W。因此，采用圖2的方法安裝并檢測定子鐵芯的測試方法是可行的，可以在電機拆散件中進(jìn)行。

圖5 定子匹配的電機負(fù)載曲線

圖6 定子匹配的電機空載曲線

4 結(jié)束語

針對電機工廠中不進(jìn)行整機生產(chǎn)，只生產(chǎn)做配套的定子，采用匹配同型號的轉(zhuǎn)子，從而檢測定子的耐壓、匝間絕緣、空載和堵轉(zhuǎn)等性能，進(jìn)行定子質(zhì)量把關(guān)。在實際的生產(chǎn)過程中，廠家可以結(jié)合定子的形狀對快速安裝工裝在高度和寬度上進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。由于檢測控制系統(tǒng)在功能上采用模塊化，廠家也可以對檢測項目進(jìn)行適當(dāng)?shù)卦鰷p，以便結(jié)合自己的產(chǎn)品更加快速地進(jìn)行定子的出廠檢驗。

[1] 許實章.電機學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1981.

[2] 黨存祿，周超英，張曉英.異步電機等效電路的簡明推導(dǎo)及分析[J].微電機，2011,44(2):89-91.

[3] 姚偉，施文濟.異步電機的三種動態(tài)等效電路[J].電機與控制應(yīng)用，2006,33(7):21-24.

[4] 吳琴琴，孔令波，盛露華.小功率電機出廠試驗檢測線的設(shè)計[J].電動工具，2010(2):13-14.

[5] 王衛(wèi)平.定子開口槽感應(yīng)電機空載損耗分析[J].電機技術(shù)，2009(1):43-45.

[6] 王益全，張炳義.電機測試技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社,2004.

Test Technology Research of Stator of Motor Breakup Piece

LEINaihua,WENYunguang,TANGShaozhao,YEDezhu

(Ningde Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau,Fuan 355017,China)

Because of produce match and export tax, a lot of motor factories produce stator only.In accordance to the principle of equivalent circuit of asynchronous motor,the current and power of noload and blockup were analyzed.Aim at the stator in the motor factory which produce the stator only,the frock was designed to test the stator in the paper.The hardware structure of the testing control system was put forward. Matched a rotor,the stator was tested in electromotor standard.Compared to the checkout extent of the motor type,we checked on the quality of motor breakup stator.From the testing data,we can see, the testing project was effective.

motor breakup piece;stator;test

2014-07-24

國家質(zhì)檢總局科技計劃項目(2014IK198)

TM306

A

1001-2257(2014)11-0021-03

雷奶華(1979-),男,畬族，福建福安人,工程師，工學(xué)碩士，研究方向為電機控制與檢測；溫韻光(1965-)，男，福建福安人，工程師，研究方向為電機設(shè)計與檢驗。