陳強(qiáng)++潘巖松

[摘 要]為了能夠有效節(jié)約能源和改進(jìn)工藝水平，很多工業(yè)生產(chǎn)過程中普遍以應(yīng)用先進(jìn)的PLC控制技術(shù)來提升生產(chǎn)效率成為了前沿趨勢。我們都知道，電機(jī)在能量交換中電機(jī)內(nèi)部無法避免地會(huì)產(chǎn)生損壞，產(chǎn)生的熱量引起溫升。如溫升超過可允許的工作溫度上限，長期運(yùn)行必然導(dǎo)致電機(jī)壽命縮短。為此本文探討電機(jī)轉(zhuǎn)速與溫升檢測裝置的設(shè)計(jì)，將對延長電機(jī)使用壽命的意義是十分重要的。

[關(guān)鍵詞]電機(jī)轉(zhuǎn)速；溫升；檢測裝置；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TE388 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）21-0056-01

電機(jī)運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉(zhuǎn)變成熱量，使電機(jī)各部件發(fā)熱，溫升升高。電機(jī)中的某些部件，特別是電機(jī)的絕緣只能在一定的溫度限制內(nèi)才能可靠工作，為維持電機(jī)的合理壽命，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，將電機(jī)中的熱量散發(fā)出去，使其在允許的溫度限值內(nèi)運(yùn)行。

1 電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)溫升

1.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速

電機(jī)的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈在定子的線圈的一匝中能感應(yīng)形成幾個(gè)周期電流。不同的極數(shù)要產(chǎn)生50hz電勢就需要不同的轉(zhuǎn)速。50HZ*60秒/分（即3000）除以極數(shù)就是電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)的圈數(shù)。電動(dòng)機(jī)也是一樣的道理，是發(fā)電機(jī)的一個(gè)逆過程。極數(shù)反映出電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，2極同步轉(zhuǎn)速是3000r/min，4極同步轉(zhuǎn)速是1500r/min，6極同步轉(zhuǎn)速是1000r/min，8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min。

電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率的公式為n=60f/p。該公式中：

n-電機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）；

60-每分鐘（秒）；

f-電源頻率（赫芝）；

p-電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)。

一般地，極對數(shù)P=1時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=3000；極對數(shù)P=2時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=1500；極對數(shù)P=3時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=1000；極對數(shù)P=4時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=750；極對數(shù)P=5時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=600。實(shí)際上，由于轉(zhuǎn)差率的存在，電機(jī).實(shí)際轉(zhuǎn)速略低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，根據(jù)公式n=60f/p可知改變頻率f就可改變轉(zhuǎn)速，降低頻率f，轉(zhuǎn)速就變?。杭?0f/p=n；增加頻率f，轉(zhuǎn)速就加大，即60f/p=n。

1.2 電機(jī)溫升

通常，被應(yīng)用于電氣系統(tǒng)中具有絕緣性能的材料稱之為絕緣材料，采用多種絕緣材料組合構(gòu)成系統(tǒng)的則可稱為絕緣結(jié)構(gòu)。從絕緣材料的耐熱角度講，該類材料大致可分為七個(gè)等級，即Y級90℃、A級105℃、E級120℃、B級130℃、F級155℃、H級180℃和H級以上。凡是超過以上限度絕緣材料的壽命都將縮短甚至導(dǎo)致電氣設(shè)備損毀。以此七個(gè)等級作為上限，就是絕緣材料的可允許溫度。在某點(diǎn)的溫度和基準(zhǔn)溫度的差值即可稱之為溫升，換句話說就是某點(diǎn)溫度和基準(zhǔn)溫度之差。而在電動(dòng)機(jī)中某一個(gè)組成構(gòu)件和設(shè)備周邊介質(zhì)的溫度差為電動(dòng)機(jī)該組成構(gòu)件的溫升。

電動(dòng)機(jī)在額定電壓運(yùn)作中呈現(xiàn)熱穩(wěn)定狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)各個(gè)組成構(gòu)件的溫升可允許極限即可成為溫升上限。絕緣材料的溫升上限即電動(dòng)機(jī)的可允許溫度，絕緣材料的使用壽命即電動(dòng)機(jī)的使用壽命。電動(dòng)機(jī)的輸入功率越大，損耗功率則越大，隨之造成溫升越大。

2 電機(jī)轉(zhuǎn)速與溫升檢測裝置的設(shè)計(jì)

2.1 轉(zhuǎn)速檢測

可以通過以一個(gè)較為簡單且實(shí)用的自制振動(dòng)式轉(zhuǎn)速計(jì)舉例論述。該自制振動(dòng)式轉(zhuǎn)速計(jì)是根據(jù)物理共振原理研制，由十多根不同長度的鋼絲構(gòu)成，測定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)不會(huì)損耗電動(dòng)機(jī)的功率。由于每根鋼絲的自振頻率有所不同，鋼絲的長度越大自振頻率越小，而鋼絲的長度越小自振頻率越大。小型電動(dòng)機(jī)在工作狀態(tài)下，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周活塞就會(huì)上下活動(dòng)一次，從而產(chǎn)生一次振動(dòng)。如果電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)頻率與某一根鋼絲自身的振動(dòng)頻率保持一致或者是呈整倍數(shù)關(guān)系，該鋼絲因產(chǎn)生共振而產(chǎn)生振動(dòng)。使用本自制振動(dòng)式轉(zhuǎn)速計(jì)時(shí)應(yīng)將其固定于電動(dòng)機(jī)附近，或者可以直接將底座依靠在電動(dòng)機(jī)的氣缸頭部位，可以觀察到該鋼絲查實(shí)的振動(dòng)幅度是最大的，即可根據(jù)本鋼絲的振幅刻度測得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速計(jì)的精度則主要由鋼絲的質(zhì)量、絲徑大小以及鋼絲與底座的加緊程度決定，一般我們可以控制在±200轉(zhuǎn)/分鐘。鋼絲的自振頻率與其絲徑、自由長度和彈性有關(guān)，可以計(jì)算出不同鋼絲在轉(zhuǎn)速計(jì)中代表某一轉(zhuǎn)速產(chǎn)生共振所需的自由長度。另外，為了能夠縮小轉(zhuǎn)速計(jì)的體積，在設(shè)計(jì)中可以少用幾根鋼絲。還可采用活動(dòng)鉛筆式的構(gòu)造，以便攜帶。在裝鉛芯的位置上有一根可以伸縮的鋼絲，測轉(zhuǎn)速時(shí)拿轉(zhuǎn)速計(jì)的一端靠上氣缸頭，將鋼絲伸長或縮短，看鋼絲在那個(gè)位置振動(dòng)最劇烈，據(jù)此相應(yīng)刻度便能知道發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

另外，卸下電機(jī)線，萬用表調(diào)到毫安檔，表筆跨接電機(jī)兩相接線端子，用手均勻轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸一圈。如果指針正反擺動(dòng)一個(gè)來回，那說明電機(jī)是二極電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為每分鐘二千九百多轉(zhuǎn)；如果指針正反擺動(dòng)兩個(gè)來回，則說明電機(jī)是四極電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為一千四百多轉(zhuǎn)，依次類推。

2.2 溫升檢測

采用定子疊頻法時(shí)，施于被試電機(jī)繞組的主、副電源的相序應(yīng)相同。可在接線前由主、副電源分別起動(dòng)被試電機(jī)，若轉(zhuǎn)向一致，即為同相序。試驗(yàn)時(shí)，首先由主電源起動(dòng)被試電機(jī)，使其在額定頻率、額定電壓下空載運(yùn)行。隨后，起動(dòng)副電源機(jī)組，將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到對應(yīng)于某一頻率f2的轉(zhuǎn)速值。對額定頻率為50Hz的電機(jī)，f2應(yīng)在38～42Hz范圍內(nèi)選擇。然后，將副發(fā)電機(jī)投入勵(lì)磁，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使被試電機(jī)的定于電流達(dá)到滿載電流值。在加載過程中，要隨時(shí)調(diào)節(jié)主電源電壓，使試電機(jī)的端電壓保持定值，并同時(shí)保持頻率f2不變，被試電機(jī)在額定電壓、滿載電流下進(jìn)行溫升試驗(yàn)。

在調(diào)節(jié)被試電機(jī)的負(fù)載時(shí)，如儀表指針擺動(dòng)較大或被試電機(jī)和試驗(yàn)電源設(shè)備的振動(dòng)較大。應(yīng)先降低副電源電壓，按另一個(gè)頻率f2的值調(diào)整副電源機(jī)組的轉(zhuǎn)速，再行試驗(yàn)。上述是試驗(yàn)中，疊頻電源由主電源、輔助電源、串接變壓器構(gòu)成。按照疊頻原理和要求，湖南銀河電氣有限公司研制了專用于電機(jī)試驗(yàn)的新型數(shù)字電源，新型數(shù)字電源可由單一電源輸出滿足疊頻試驗(yàn)需要的電源。

準(zhǔn)確的做法是在電動(dòng)機(jī)吊環(huán)孔內(nèi)插入一支溫度計(jì)（孔口可用碎布或棉花密封）來測量，溫度計(jì)測得的溫度一般比繞組最熱點(diǎn)溫度低10℃～20℃。根據(jù)測得的溫度推算最熱點(diǎn)的溫度，正常運(yùn)行時(shí)，不應(yīng)超過該電動(dòng)機(jī)絕緣等級規(guī)定的最高允許溫度。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文分為電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)溫升兩部分進(jìn)行論述，針對如何在工業(yè)生產(chǎn)中對電機(jī)轉(zhuǎn)速與溫升檢測裝置的設(shè)計(jì)重點(diǎn)討論，而作者的用意則在于專對電機(jī)鉆速與溫升檢測裝置的設(shè)計(jì)供同行朋友交流參考。

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