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三相永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的測(cè)量
閱讀：4103 發(fā)布時(shí)間：2012-10-20
三相永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的測(cè)量
三相永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的測(cè)量是一個(gè)非常重要的物理量,。使機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)矩,。在機(jī)械工程中,，使機(jī)械元件轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩叫驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩,；阻止機(jī)械元件轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩叫制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩,；發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩是電機(jī)zui重要的特征參數(shù)之一,，也是電機(jī)試驗(yàn)中必須測(cè)量的一項(xiàng)參數(shù),。
三相永磁同步電動(dòng)機(jī)測(cè)量轉(zhuǎn)矩的方法主要有三種：傳遞法（扭轉(zhuǎn)法），平衡力法（反力法）,，及能量轉(zhuǎn)換法,。傳遞法是根據(jù)彈性元件在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)所產(chǎn)生的物理參數(shù)的變化而測(cè)量轉(zhuǎn)矩的方法，所謂物理參數(shù)指彈性元件的變形,，應(yīng)力式應(yīng)變,。zui常用于測(cè)量轉(zhuǎn)矩的彈性元件是扭軸。平衡力法（反力法）是指對(duì)于均速工作的動(dòng)力機(jī)械或制動(dòng)機(jī)械,，定當(dāng)?shù)倪@軸受到轉(zhuǎn)矩作用時(shí),，在這的機(jī)體上必定同時(shí)作用著方向相反的平衡力矩測(cè)量機(jī)體上的平衡力矩以確定機(jī)器軸上作用轉(zhuǎn)扭大小的方法,。能量轉(zhuǎn)換法是根據(jù)其他能量參數(shù)測(cè)量機(jī)械能參數(shù)及轉(zhuǎn)矩的方法。
測(cè)量三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的儀器主要有光學(xué)與光電測(cè)量?jī)x磁單轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x,；相位轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x,；應(yīng)變轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x等。
永磁同步電機(jī)諧波的時(shí)域測(cè)量
永磁同步電機(jī)諧波測(cè)量是諧波問(wèn)題的一個(gè)重要分支,，它是謝步問(wèn)題研究的主要依據(jù),，也是研究問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)。
對(duì)諧波電流測(cè)量時(shí)供電電源的諧波電壓進(jìn)行了限制性規(guī)定,，對(duì)測(cè)試儀的轉(zhuǎn)度也提出了要求,，以避免對(duì)諧波電流的測(cè)量結(jié)果造成影響。
隨著永磁同步電機(jī),、稀土永磁電機(jī),、計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展，基于快速傅里葉變換的諧波測(cè)量是當(dāng)今應(yīng)用zui多也是zui廣的一種方法,。根據(jù)其工作原理,，被測(cè)的電流、電壓,、信號(hào)經(jīng),、信號(hào)變換單元變換為適應(yīng)于A/D轉(zhuǎn)換的電壓等級(jí)信號(hào)，經(jīng)抗混疊低通濾波器濾去高頻分量,，經(jīng)采樣保持電路后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)變換成離散的數(shù)字量,。通過(guò)一個(gè)特殊對(duì)稱(chēng)函數(shù)（“窗口形狀”）與采樣值相采來(lái)對(duì)時(shí)間窗口的采樣值進(jìn)行加權(quán)，《電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)供電系統(tǒng)及所連設(shè)備諧波,、諧間波的測(cè)量和測(cè)量?jī)x器導(dǎo)則》中建議采用“矩形窗”或“漢寧窗”并對(duì)窗口寬度進(jìn)行了規(guī)定,。經(jīng)窗口單元處理后信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換（FFT），計(jì)算獲得基波和各次諧波的幅值和單位,，然后根據(jù)計(jì)算相應(yīng)的諧波指標(biāo),，并顯示zui總結(jié)果或存放在磁盤(pán)中供將來(lái)統(tǒng)計(jì)使用?？焖俑道锶~變換的諧波測(cè)量法適用于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波,、波動(dòng)諧波、快速變化的諧波,。
小波分析作為調(diào)和分析的重要進(jìn)層,，克服了傅里葉變換的頻率*局部性，通過(guò)對(duì)含有諧波的電流信號(hào)進(jìn)行正較小波分解,，利用多分析的概念,，降低頻移（高尺度）上的結(jié)果看作不含諧波的基波分量。基于這種算法,，可以利用軟件構(gòu)成諧波檢測(cè)環(huán)節(jié),，同時(shí)由于其計(jì)算速度快，故能快速跟蹤諧波的變化,。以上介紹的是永磁同步電機(jī)及其他電機(jī)諧波的時(shí)域測(cè)量,。
三相永磁同步電機(jī)諧波的頻域測(cè)量
三相永磁同步電機(jī)、稀土永磁電機(jī)及其他電機(jī)諧波的頻域測(cè)量的方法有多路并行分析法,；基波分量與諧波分量分離測(cè)量法和外差或諧波分析儀,。多路并行分析法它具有多個(gè)平行的窄帶帶通濾波器，這些濾波器的通頻帶從低到高覆蓋整個(gè)測(cè)量范圍,，之后分別按幅度檢波器,，同時(shí)送到波形顯示裝置顯示。由于各路同時(shí)進(jìn)行濾波,、檢波,、顯示，故此響應(yīng)速度快,，適用于研究較快速的諧波分析,。
基波分量與諧波分量分離測(cè)量法是采用模擬濾波器實(shí)現(xiàn)的，即采用帶阻濾波器將基波分量濾波,，得到諧波分量了或采用帶通濾波器得出基波分量，再與被檢測(cè)量相減得到諧波分量,。該檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、造價(jià)低、輸出阻抗低,，品質(zhì)因素易于控制,。但也有精度不高、誤差較大等的缺點(diǎn),。
外差式諧波分析儀其原理是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生頻率連續(xù)可變的信號(hào),，設(shè)某時(shí)的頻率為ft。中頻放大器具有帶通濾波器,，其固定的選頻范圍為fo±△f,輸入信號(hào)中含有各次諧波頻率分別為fk（fk=kf1,f1為基頻,，k=1、2,、3……）,，頻率為ft和fk信號(hào)混頻后輸出頻率為ft-fk信號(hào)，只要和中頻放大器帶通濾波器相同的頻率范圍fo±△f的信號(hào)被放大,，其他的頻率信號(hào)被濾除,。外差式諧波分析儀頻域測(cè)量法具有較高的精度，適用于慢速信號(hào),，對(duì)快速變化的信號(hào)不適宜,。此方法不能獲得各次諧波與基波的相位差,。以上介紹的是三相永磁同步電機(jī)及其他電機(jī)的諧波的頻域測(cè)量法。
永磁同步電動(dòng)機(jī)直流磁特性的測(cè)量
永磁同步電動(dòng)機(jī)直流磁特性常用沖擊檢流計(jì)進(jìn)行測(cè)量,。用檢計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)先將被試材料取出樣品,，然后在它上面繞上線(xiàn)圈。測(cè)量步驟如下：
1.開(kāi)關(guān)S1置右邊,，用互感線(xiàn)圈測(cè)定沖擊檢流計(jì)的磁通,，沖擊常數(shù)CQ=CqR
2.將開(kāi)關(guān)S1側(cè)面右邊，先進(jìn)行退磁,，退磁時(shí)調(diào)節(jié)電阻R1,、R2，使磁化繞組N1的電流與匝數(shù)的乘積大于被測(cè)材料的矯頑力10倍左右,，然后扳動(dòng)S2反復(fù)改變電流方向：與此同時(shí),，逐漸加大R1、R2使電流逐漸減小,，zui后減到零,，即退磁完畢。退磁之后,，再靜放幾分鐘,，再繼續(xù)進(jìn)行以下步驟。
3.測(cè)量基本磁化曲線(xiàn),；先從zui大磁通密度較小值開(kāi)始,，或稱(chēng)為zui小磁滯回線(xiàn)開(kāi)始，即調(diào)節(jié)R1,、R2使電流為zui小,，利用開(kāi)關(guān)S2將磁化電流方向改變?nèi)舾纱危康氖菍?duì)被測(cè)材料進(jìn)行老煉,，老煉8~9次之后,，即可測(cè)出B、H值,。逐漸增加磁化電流,、重復(fù)上述步驟，每一次記下一個(gè)B和一個(gè)H的值,，一直到飽和為正,，即可得出的各次B、H值,，畫(huà)出基本磁化曲線(xiàn),。
4.測(cè)定磁滯回線(xiàn)；由于磁滯回線(xiàn)是對(duì)稱(chēng)的，只要測(cè)出半邊,，另半片可按對(duì)稱(chēng)原則畫(huà)出測(cè)定磁滯回線(xiàn)其樣品的磁化電流可以分析測(cè)出B,、H值。
用沖擊檢流計(jì)測(cè)量磁性能,，費(fèi)時(shí)多,、步驟繁，為提高測(cè)量速度,，可采用直流磁性測(cè)量?jī)x自動(dòng)測(cè)量,，并在記錄儀上直接顯示出磁化曲線(xiàn)或磁滯回線(xiàn)。以上介紹的是永磁同步電動(dòng)機(jī)直流磁特性的測(cè)量,。
永磁同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生諧波的原因及危害
隨著電子電力技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展,，永磁同步電機(jī)，又稱(chēng)三相永磁同步電機(jī),、稀土永磁電機(jī)及其各種電機(jī),、電子控制裝置或勵(lì)磁裝置的日益俱增，這些電源和裝置輸出含有各種不同諧波的非正弦的電壓和電流,，即使供電電源為正弦波,，但由于永磁同步電動(dòng)機(jī)及各種電機(jī)磁路的非線(xiàn)性和磁極形狀、繞組分布,、齒槽存在等原因,，也會(huì)出現(xiàn)諧波電壓電流。
在理想的電力系統(tǒng)中,，電流和電壓都是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波,。在只會(huì)含線(xiàn)性元件（電阻、電感及電流）的簡(jiǎn)單電路里,，如果所加電壓是正弦波，則流過(guò)的電流就是正弦波,，當(dāng)電流流過(guò)與所加的電弦電壓不呈線(xiàn)性關(guān)系的負(fù)載時(shí),，就形成非正弦電流。
由于大量非線(xiàn)性負(fù)載,、晶閘管整流設(shè)備,，變頻器等半導(dǎo)體交流裝置等加入電網(wǎng)，使供電網(wǎng)絡(luò)中的波形發(fā)生了畸變,，不再是單一的50Hz正弦波形,；還包括一系列頻率為基波整數(shù)倍的正弦波分量，這些分量稱(chēng)為諧波,。
這些諧波對(duì)永磁同步電機(jī)及各種電機(jī)和電網(wǎng)都帶來(lái)不良影響,。由于諧波電流或諧波電壓在定子繞組、轉(zhuǎn)子回路及鐵心中產(chǎn)生附加損耗，從而降低發(fā)電,、輸電及用電設(shè)備的效率,。較為嚴(yán)重的是，諧波振蕩容易使汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振蕩力矩,，可能引起機(jī)械共振,，造成汽輪機(jī)葉片扭曲及產(chǎn)生疲勞破壞。
諧波電壓在許多情況下能使正弦波變的較尖,，不僅導(dǎo)致永磁同步電機(jī)等電氣設(shè)備的磁滯及渦流損耗增加,，而且使絕緣材料承受的電應(yīng)力增大。諧波電流還能使電機(jī)的銅耗增加,，將會(huì)產(chǎn)生電機(jī)的局部過(guò)熱,，振動(dòng)和噪聲增大，溫升增加,，從而加強(qiáng)絕緣老化,，縮短電氣設(shè)備的使用壽命。
由于永磁同步電機(jī)及各種電機(jī)的負(fù)載處于經(jīng)常的變動(dòng)之中,，極易與電網(wǎng)中含有大量諧波源構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)的諧波振蕩,，產(chǎn)生過(guò)電壓或過(guò)電流，危及電機(jī)等負(fù)載及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,，引發(fā)輸配電事故的發(fā)生,。電網(wǎng)的諧波將使測(cè)量?jī)x表、計(jì)量裝置產(chǎn)生誤差,，達(dá)不到正確指示及計(jì)量,。斷路器開(kāi)斷諧波含量較高的電流時(shí)，斷路器的開(kāi)斷能力將大大降低,，造成電弦重燃,，發(fā)生短路，甚至斷路器爆炸,。由于諧波的存在,。易使電網(wǎng)的各類(lèi)保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，以及在通信系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生聲頻干擾,，嚴(yán)重時(shí)將威脅通信設(shè)備及人身安全等
永磁同步電動(dòng)機(jī)磁性材料的測(cè)量
永磁同步電機(jī),、三相永磁同步電機(jī)、稀土永磁同步電機(jī)磁性材料的性能表現(xiàn)在它的磁化曲線(xiàn)和磁滯回線(xiàn)上,。所以測(cè)量磁性能,，主要通過(guò)測(cè)量磁化曲線(xiàn)和磁滯回線(xiàn)取得。
測(cè)量永磁同步電機(jī)磁滯回線(xiàn)時(shí)要注意兩個(gè)問(wèn)題,；材料的磁性能與工作條件有關(guān),。例如分別在直流和交流條件下工作,，其特性就不*相同。同樣在交流條件下工作,，各種頻率的交流電作用下,，其動(dòng)態(tài)特性也有差異，所以測(cè)量永磁同步電機(jī)磁性能要使材料工作在實(shí)際條件下,，然后進(jìn)行測(cè)定,。例如硬磁材料一般可以只測(cè)直流靜態(tài)特性，而軟磁材料則需要測(cè)動(dòng)態(tài)特性等,。第二,、磁性材料需要取出樣品進(jìn)行測(cè)量。而測(cè)量時(shí)要求樣品全部工作在同一工作條件下,，也就是說(shuō)要求測(cè)試樣品內(nèi)部有一個(gè)均勻的磁場(chǎng),，否則樣品各點(diǎn)的B與H值不相同，測(cè)出的只是一種平均狀態(tài),。為此,，樣品做成環(huán)形閉合試樣，如果做不到這一點(diǎn),，可以做成條形式棒形試樣,，改在磁軛空隙中通過(guò)磁軛構(gòu)成閉合磁路，如為片狀樣品,，如硅鋼片等,；可以做成條片，然后搭接成方形環(huán),。永磁同步電機(jī)磁性材料的測(cè)量,，可以分為直流磁特性的測(cè)量和交流磁特性的測(cè)量。
永磁同步電機(jī)交流磁特性的測(cè)量
永磁同步電機(jī)又稱(chēng)稀土永磁電機(jī)交流磁特性測(cè)量的對(duì)象主要是各種軟磁材料,，測(cè)量?jī)?nèi)容主要是在各工作磁通密度及給定工作頻率下的磁導(dǎo)率和損耗,。
磁導(dǎo)率可以從磁滯回線(xiàn)中求得，但軟磁材料在交變磁場(chǎng)中反復(fù)磁化時(shí),，由于同時(shí)存在磁滯效應(yīng)和渦流效應(yīng),，交流磁滯回線(xiàn)的形狀介乎磁滯回線(xiàn)和橢圓之間。磁化場(chǎng)幅度愈小,，頻率愈高,，回線(xiàn)愈接近橢圓,，而且與樣品形狀,、尺寸、磁化電流波形都有關(guān)系,。為了使永磁同步電機(jī)測(cè)量結(jié)果有統(tǒng)一的依據(jù),，要求被測(cè)材料必須按標(biāo)準(zhǔn)要求的尺寸做出測(cè)試樣品,。測(cè)量時(shí)，磁通密度B必須按正弦規(guī)律變化（相應(yīng)的磁化電流一定為非正弦）,。并在規(guī)定的頻率條件下測(cè)出交流的磁化曲線(xiàn)和磁滯回線(xiàn),。測(cè)量損耗也一樣，由于損耗與頻率,、波形,、磁通密度的大小都有關(guān)系，故測(cè)量時(shí)要盡量創(chuàng)造和材料實(shí)際工作時(shí)相同的條件,。
永磁同步電機(jī)測(cè)量交流磁特性的方法是用指示儀表,。交流磁化曲線(xiàn)是指在不同的交變磁場(chǎng)Hm（峰值）作用下，測(cè)出相應(yīng)的Bm,。Bm-Hm的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為交流磁化曲線(xiàn),，從交流磁化曲線(xiàn)上求得磁導(dǎo)率稱(chēng)為振幅磁導(dǎo)率。用功率表測(cè)量磁性材料在交變磁場(chǎng)中所消耗的功率,，是測(cè)量損耗的重要方法,。以硅鋼片為例，可將硅鋼片剪成片狀,，疊成方圈結(jié)構(gòu),，減時(shí)半數(shù)樣品沿軋制方向，半數(shù)垂直于軋制方向,，分別放入方圈相對(duì)螺旋管內(nèi),，四角采用對(duì)接方式。方圈四個(gè)邊放四個(gè)螺旋管,，每個(gè)螺旋管都繞有一次,、二次繞組，然后分別串聯(lián),。通電后功率表測(cè)得總損耗,、包括試樣鐵損耗，電壓表和功率表?yè)p耗以及方圈繞組的剛損耗,，近代都采用自動(dòng)記錄和自動(dòng)測(cè)量的儀器,。為了避免在制造樣品時(shí)把材料剪切，可以在生產(chǎn)中連續(xù)進(jìn)行,，無(wú)需制作試樣,。以上向網(wǎng)友介紹的是永磁同步電機(jī)交流磁特性測(cè)量概要
三相異步電動(dòng)機(jī)的日常檢查
三相異步電動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)檢查的要點(diǎn)是及早的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行處理,，防止事故擴(kuò)大,。維護(hù)人員根據(jù)繼電器保護(hù)裝置的動(dòng)作和信號(hào)可以發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象,，也可以依靠維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷事故苗頭,。首先可以檢查外觀,，看看三相異步電動(dòng)機(jī)外部螺絲是否有松動(dòng)，零部件是否有損壞,，電機(jī)表面是否有腐蝕現(xiàn)象,。因?yàn)殡姍C(jī)的應(yīng)用面更廣，常工作于環(huán)境極為惡劣的場(chǎng)合,，如潮濕,、高溫、多塵,、腐蝕等場(chǎng)合,。所有這些，造成了現(xiàn)在的三相異步電機(jī)比過(guò)去更容易損壞,，尤其是過(guò)載,、短路、缺相,、掃膛等故障出現(xiàn)頻率zui高,。例行維護(hù)檢查分為日常檢查、每月或定期巡回檢查以及每年檢查,。
在日常檢查中,，主要檢查三相異步電動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)、外觀,、溫度,、噪聲、振動(dòng)以及異?，F(xiàn)象,，還要檢查通風(fēng)冷卻系統(tǒng)、滑動(dòng)摩擦狀況及各部件的緊固情況,，認(rèn)真做好檢查記錄,。每月或定期檢查當(dāng)中，主要檢查開(kāi)關(guān),、配線(xiàn),、接地裝置等是否有松動(dòng)現(xiàn)象，有無(wú)破損部位,，如有要提出計(jì)劃和修理措施,，檢查粉塵堆積情況，要及時(shí)清掃,，檢查引出線(xiàn)和配線(xiàn)是否有損傷和老化問(wèn)題,。測(cè)試三相異步電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣電阻并記錄。