三相永磁同步电动机转矩的测量
时间：2012-10-20 阅读：4029
三相永磁同步电动机转矩的测量
三相永磁同步电动机转矩的测量是一个非常重要的物理量。使机械转动的力矩转动力矩，简称转矩。在机械工程中，使机械元件转动的转矩叫驱动转矩；阻止机械元件转动的转矩叫制动转矩。电动机产生的是驱动转矩；发电机产生的是制动转矩。转矩是电机zui重要的特征参数之一，也是电机试验中必须测量的一项参数。
三相永磁同步电动机测量转矩的方法主要有三种：传递法（扭转法），平衡力法（反力法），及能量转换法。传递法是根据弹性元件在传递转矩时所产生的物理参数的变化而测量转矩的方法，所谓物理参数指弹性元件的变形，应力式应变。zui常用于测量转矩的弹性元件是扭轴。平衡力法（反力法）是指对于均速工作的动力机械或制动机械，定当的这轴受到转矩作用时，在这的机体上必定同时作用着方向相反的平衡力矩测量机体上的平衡力矩以确定机器轴上作用转扭大小的方法。能量转换法是根据其他能量参数测量机械能参数及转矩的方法。
测量三相永磁同步电动机的仪器主要有光学与光电测量仪磁单转矩测量仪；相位转矩测量仪；应变转矩测量仪等。
永磁同步电机谐波的时域测量
永磁同步电机谐波测量是谐波问题的一个重要分支，它是谢步问题研究的主要依据，也是研究问题的出发点。
对谐波电流测量时供电电源的谐波电压进行了限制性规定，对测试仪的转度也提出了要求，以避免对谐波电流的测量结果造成影响。
随着永磁同步电机、稀土永磁电机、计算机和微电子技术的发展，基于快速傅里叶变换的谐波测量是当今应用zui多也是zui广的一种方法。根据其工作原理，被测的电流、电压、信号经、信号变换单元变换为适应于A/D转换的电压等级信号，经抗混叠低通滤波器滤去高频分量，经采样保持电路后通过A/D转换环节变换成离散的数字量。通过一个特殊对称函数（“窗口形状”）与采样值相采来对时间窗口的采样值进行加权，《电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则》中建议采用“矩形窗”或“汉宁窗”并对窗口宽度进行了规定。经窗口单元处理后信号进行快速傅里叶变换（FFT），计算获得基波和各次谐波的幅值和单位，然后根据计算相应的谐波指标，并显示zui总结果或存放在磁盘中供将来统计使用。快速傅里叶变换的谐波测量法适用于准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波。
小波分析作为调和分析的重要进层，克服了傅里叶变换的频率*局部性，通过对含有谐波的电流信号进行正较小波分解，利用多分析的概念，降低频移（高尺度）上的结果看作不含谐波的基波分量。基于这种算法，可以利用软件构成谐波检测环节，同时由于其计算速度快，故能快速跟踪谐波的变化。以上介绍的是永磁同步电机及其他电机谐波的时域测量。
三相永磁同步电机谐波的频域测量
三相永磁同步电机、稀土永磁电机及其他电机谐波的频域测量的方法有多路并行分析法；基波分量与谐波分量分离测量法和外差或谐波分析仪。多路并行分析法它具有多个平行的窄带带通滤波器，这些滤波器的通频带从低到高覆盖整个测量范围，之后分别按幅度检波器，同时送到波形显示装置显示。由于各路同时进行滤波、检波、显示，故此响应速度快，适用于研究较快速的谐波分析。
基波分量与谐波分量分离测量法是采用模拟滤波器实现的，即采用带阻滤波器将基波分量滤波，得到谐波分量了或采用带通滤波器得出基波分量，再与被检测量相减得到谐波分量。该检测方法的优点是电路结构简单、造价低、输出阻抗低，品质因素易于控制。但也有精度不高、误差较大等的缺点。
外差式谐波分析仪其原理是标准信号发生器产生频率连续可变的信号，设某时的频率为ft。中频放大器具有带通滤波器，其固定的选频范围为fo±△f,输入信号中含有各次谐波频率分别为fk（fk=kf1,f1为基频，k=1、2、3……），频率为ft和fk信号混频后输出频率为ft-fk信号，只要和中频放大器带通滤波器相同的频率范围fo±△f的信号被放大，其他的频率信号被滤除。外差式谐波分析仪频域测量法具有较高的精度，适用于慢速信号，对快速变化的信号不适宜。此方法不能获得各次谐波与基波的相位差。以上介绍的是三相永磁同步电机及其他电机的谐波的频域测量法。
永磁同步电动机直流磁特性的测量
永磁同步电动机直流磁特性常用冲击检流计进行测量。用检计进行测量时先将被试材料取出样品，然后在它上面绕上线圈。测量步骤如下：
1.开关S1置右边，用互感线圈测定冲击检流计的磁通，冲击常数CQ=CqR
2.将开关S1侧面右边，先进行退磁，退磁时调节电阻R1、R2，使磁化绕组N1的电流与匝数的乘积大于被测材料的矫顽力10倍左右，然后扳动S2反复改变电流方向：与此同时，逐渐加大R1、R2使电流逐渐减小，zui后减到零，即退磁完毕。退磁之后，再静放几分钟，再继续进行以下步骤。
3.测量基本磁化曲线；先从zui大磁通密度较小值开始，或称为zui小磁滞回线开始，即调节R1、R2使电流为zui小，利用开关S2将磁化电流方向改变若干次，目的是对被测材料进行老炼，老炼8~9次之后，即可测出B、H值。逐渐增加磁化电流、重复上述步骤，每一次记下一个B和一个H的值，一直到饱和为正，即可得出的各次B、H值，画出基本磁化曲线。
4.测定磁滞回线；由于磁滞回线是对称的，只要测出半边，另半片可按对称原则画出测定磁滞回线其样品的磁化电流可以分析测出B、H值。
用冲击检流计测量磁性能，费时多、步骤繁，为提高测量速度，可采用直流磁性测量仪自动测量，并在记录仪上直接显示出磁化曲线或磁滞回线。以上介绍的是永磁同步电动机直流磁特性的测量。
永磁同步电动机产生谐波的原因及危害
随着电子电力技术和数字控制技术的发展，永磁同步电机，又称三相永磁同步电机、稀土永磁电机及其各种电机、电子控制装置或励磁装置的日益俱增，这些电源和装置输出含有各种不同谐波的非正弦的电压和电流，即使供电电源为正弦波，但由于永磁同步电动机及各种电机磁路的非线性和磁极形状、绕组分布、齿槽存在等原因，也会出现谐波电压电流。
在理想的电力系统中，电流和电压都是标准的正弦波。在只会含线性元件（电阻、电感及电流）的简单电路里，如果所加电压是正弦波，则流过的电流就是正弦波，当电流流过与所加的电弦电压不呈线性关系的负载时，就形成非正弦电流。
由于大量非线性负载、晶闸管整流设备，变频器等半导体交流装置等加入电网，使供电网络中的波形发生了畸变，不再是单一的50Hz正弦波形；还包括一系列频率为基波整数倍的正弦波分量，这些分量称为谐波。
这些谐波对永磁同步电机及各种电机和电网都带来不良影响。由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁心中产生附加损耗，从而降低发电、输电及用电设备的效率。较为严重的是，谐波振荡容易使汽轮发电机产生振荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳破坏。
谐波电压在许多情况下能使正弦波变的较尖，不仅导致永磁同步电机等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流还能使电机的铜耗增加，将会产生电机的局部过热，振动和噪声增大，温升增加，从而加强绝缘老化，缩短电气设备的使用寿命。
由于永磁同步电机及各种电机的负载处于经常的变动之中，极易与电网中含有大量谐波源构成串联或并联的谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电机等负载及电力系统的安全运行，引发输配电事故的发生。电网的谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的开断能力将大大降低，造成电弦重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。由于谐波的存在。易使电网的各类保护及自动装置误动或拒动，以及在通信系统内产生声频干扰，严重时将威胁通信设备及人身安全等
永磁同步电动机磁性材料的测量
永磁同步电机、三相永磁同步电机、稀土永磁同步电机磁性材料的性能表现在它的磁化曲线和磁滞回线上。所以测量磁性能，主要通过测量磁化曲线和磁滞回线取得。
测量永磁同步电机磁滞回线时要注意两个问题；材料的磁性能与工作条件有关。例如分别在直流和交流条件下工作，其特性就不*相同。同样在交流条件下工作，各种频率的交流电作用下，其动态特性也有差异，所以测量永磁同步电机磁性能要使材料工作在实际条件下，然后进行测定。例如硬磁材料一般可以只测直流静态特性，而软磁材料则需要测动态特性等。第二、磁性材料需要取出样品进行测量。而测量时要求样品全部工作在同一工作条件下，也就是说要求测试样品内部有一个均匀的磁场，否则样品各点的B与H值不相同，测出的只是一种平均状态。为此，样品做成环形闭合试样，如果做不到这一点，可以做成条形式棒形试样，改在磁轭空隙中通过磁轭构成闭合磁路，如为片状样品，如硅钢片等；可以做成条片，然后搭接成方形环。永磁同步电机磁性材料的测量，可以分为直流磁特性的测量和交流磁特性的测量。
永磁同步电机交流磁特性的测量
永磁同步电机又称稀土永磁电机交流磁特性测量的对象主要是各种软磁材料，测量内容主要是在各工作磁通密度及给定工作频率下的磁导率和损耗。
磁导率可以从磁滞回线中求得，但软磁材料在交变磁场中反复磁化时，由于同时存在磁滞效应和涡流效应，交流磁滞回线的形状介乎磁滞回线和椭圆之间。磁化场幅度愈小，频率愈高，回线愈接近椭圆，而且与样品形状、尺寸、磁化电流波形都有关系。为了使永磁同步电机测量结果有统一的依据，要求被测材料必须按标准要求的尺寸做出测试样品。测量时，磁通密度B必须按正弦规律变化（相应的磁化电流一定为非正弦）。并在规定的频率条件下测出交流的磁化曲线和磁滞回线。测量损耗也一样，由于损耗与频率、波形、磁通密度的大小都有关系，故测量时要尽量创造和材料实际工作时相同的条件。
永磁同步电机测量交流磁特性的方法是用指示仪表。交流磁化曲线是指在不同的交变磁场Hm（峰值）作用下，测出相应的Bm。Bm-Hm的关系曲线称为交流磁化曲线，从交流磁化曲线上求得磁导率称为振幅磁导率。用功率表测量磁性材料在交变磁场中所消耗的功率，是测量损耗的重要方法。以硅钢片为例，可将硅钢片剪成片状，叠成方圈结构，减时半数样品沿轧制方向，半数垂直于轧制方向，分别放入方圈相对螺旋管内，四角采用对接方式。方圈四个边放四个螺旋管，每个螺旋管都绕有一次、二次绕组，然后分别串联。通电后功率表测得总损耗、包括试样铁损耗，电压表和功率表损耗以及方圈绕组的刚损耗，近代都采用自动记录和自动测量的仪器。为了避免在制造样品时把材料剪切，可以在生产中连续进行，无需制作试样。以上向网友介绍的是永磁同步电机交流磁特性测量概要
三相异步电动机的日常检查
三相异步电动机的日常维护检查的要点是及早的发现设备的异常状态，及时进行处理，防止事故扩大。维护人员根据继电器保护装置的动作和信号可以发现异常现象，也可以依靠维护人员的经验来判断事故苗头。首先可以检查外观，看看三相异步电动机外部螺丝是否有松动，零部件是否有损坏，电机表面是否有腐蚀现象。因为电机的应用面更广，常工作于环境极为恶劣的场合，如潮湿、高温、多尘、腐蚀等场合。所有这些，造成了现在的三相异步电机比过去更容易损坏，尤其是过载、短路、缺相、扫膛等故障出现频率zui高。例行维护检查分为日常检查、每月或定期巡回检查以及每年检查。
在日常检查中，主要检查三相异步电动机润滑系统、外观、温度、噪声、振动以及异常现象，还要检查通风冷却系统、滑动摩擦状况及各部件的紧固情况，认真做好检查记录。每月或定期检查当中，主要检查开关、配线、接地装置等是否有松动现象，有无破损部位，如有要提出计划和修理措施，检查粉尘堆积情况，要及时清扫，检查引出线和配线是否有损伤和老化问题。测试三相异步电动机绕组的绝缘电阻并记录。