李玉飛

(中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400037)

隨著帶式輸送機(jī)向大運(yùn)量、長運(yùn)距、智能化、高可靠性發(fā)展，采用軟啟動控制技術(shù)可降低輸送帶動張力損傷、沖擊打滑和抖帶，提高可靠性、傳動效率及使用壽命。而采用礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)與專用變頻器配合直接驅(qū)動傳動滾筒，即可實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)啟動、精確速度調(diào)節(jié)、智能保護(hù)，又省去減速機(jī)降低維護(hù)量，提高傳動效率(約為95%)[1]。永磁電動機(jī)不需要從電網(wǎng)吸收無功電流，轉(zhuǎn)子上既無銅耗又無鐵耗，功率因數(shù)接近于1，電樞電流中的無功分量很小，定子銅耗減少，相比于感應(yīng)電動機(jī)，永磁電動機(jī)的功率因數(shù)和效率更高[2-6]。近年在帶式輸送機(jī)中使用越來越多，生產(chǎn)礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)的企業(yè)也越來越多。

而國內(nèi)現(xiàn)有的對于永磁同步電動機(jī)的性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)多是適用于自起動的永磁同步電動機(jī)，且適用的電動機(jī)功率較小，無法直接用于直接驅(qū)動傳動滾筒的永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)的性能檢驗(yàn)。針對以上問題，本文結(jié)合直接驅(qū)動傳動滾筒永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)自身的特點(diǎn)，提出適用于礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)的性能測試方法。

1 礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)特點(diǎn)

礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)一般是指轉(zhuǎn)速低于500r/min、轉(zhuǎn)矩大于500N·m，用于直接驅(qū)動傳動滾筒的電動機(jī)[7]。由于輸送機(jī)的運(yùn)行工況與工藝要求，此類礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)傳動裝置必須具備重載起動能力，過載能力高，在起動過程中，電動機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速低輸出轉(zhuǎn)矩大，并要求實(shí)現(xiàn)機(jī)頭與機(jī)尾電動機(jī)的功率轉(zhuǎn)矩平衡控制[8]，因此，電動機(jī)一般為50～100r/min低轉(zhuǎn)速驅(qū)動電動機(jī)，必須配接專用變頻器，形成礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)。由于電動機(jī)工作轉(zhuǎn)速越低，變頻器的工作頻率就需要越低，過低的運(yùn)行頻率對變頻器不利，因此需要合理設(shè)計(jì)電動機(jī)極對數(shù)和其專用配套變頻器工作頻率范圍[9]，一般電動機(jī)的極對數(shù)在20～40(40～80極)范圍內(nèi)，額定工作頻率在40Hz左右，額定功率在1000kW左右，最大功率可達(dá)2000kW，額定輸出轉(zhuǎn)矩可達(dá)十多萬牛米。

2 制定永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)檢驗(yàn)方案

基于礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)的特點(diǎn)，國內(nèi)現(xiàn)行的性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)均無法完全適用于此產(chǎn)品的性能檢驗(yàn)要求，需要有針對性的制定特有的檢驗(yàn)方案。

2.1 檢驗(yàn)測試條件

檢驗(yàn)用的試驗(yàn)電源由被試電源和陪試電源組成，分別用于給被試樣品和陪試設(shè)備供電。電源的容量應(yīng)滿足永磁同步電動機(jī)滿載和短時(shí)過轉(zhuǎn)矩加載的要求，電源的質(zhì)量及檢驗(yàn)測量設(shè)備精度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)《三相永磁同步電動機(jī)試驗(yàn)方法》(GB/T 22669—2008)的要求。

2.2 主要檢驗(yàn)項(xiàng)目

由于礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)需要配接專用的變頻器，特別是當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行于低速大扭矩狀態(tài)時(shí)，電動機(jī)磁密偏高，變頻器控制程序的數(shù)學(xué)模型與感應(yīng)電動機(jī)的有較大差異[10]，電動機(jī)的運(yùn)行模式與感應(yīng)電動機(jī)及自起動的永磁同步電動機(jī)也有很大的區(qū)別。因此，礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)的檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法僅可以參照自起動的永磁同步電動機(jī)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，但并不能完全依據(jù)使用。為檢驗(yàn)礦用隔爆型永磁同步電動機(jī)性能情況，結(jié)合電動機(jī)特點(diǎn)及工作運(yùn)行情況，制定檢驗(yàn)項(xiàng)目包括：試驗(yàn)前的檢查、冷態(tài)下繞組直流電阻測定、絕緣電阻測量、溫升試驗(yàn)、效率、功率因數(shù)測定、短時(shí)過轉(zhuǎn)矩、恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性、空載反電動勢、空載試驗(yàn)、噪聲與振動測定、軸電壓的測試等檢驗(yàn)項(xiàng)目。

3 檢驗(yàn)項(xiàng)目的檢驗(yàn)方法研究

檢驗(yàn)項(xiàng)目中試驗(yàn)前的檢查、冷態(tài)下繞組直流電阻測定、絕緣電阻測量等不需要通電運(yùn)行的檢驗(yàn)項(xiàng)目可參照《三相同步電動機(jī)試驗(yàn)方法》(GB/T 1029—2005)的方法進(jìn)行。針對需要通電和利用陪試設(shè)備加載的檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)電動機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及負(fù)載情況選擇不同的檢驗(yàn)方法。

3.1 溫升試驗(yàn)

溫升試驗(yàn)的方法宜采用直接負(fù)載法，為保證電動機(jī)滿載運(yùn)行中轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、無異常脈動和振動情況發(fā)生，加載用陪試電動機(jī)應(yīng)采用與被試電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速相同、功率更大的電動機(jī)為被試電動機(jī)加載。繞組溫升應(yīng)采用電阻法測量，試驗(yàn)中應(yīng)記錄輸入電動機(jī)的線電壓、三相電流、電功率等電參數(shù)、定子繞組、定子鐵心、環(huán)境溫度、外殼溫度、軸承、冷卻介質(zhì)等的溫度。在溫升試驗(yàn)的初始階段，為了縮短試驗(yàn)時(shí)間，電動機(jī)在預(yù)熱階段可以適當(dāng)過載(20%～50%)，溫度升起后再調(diào)至額定電壓、額定功率下進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)被試電動機(jī)輸出額定負(fù)載，溫升試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行到相隔30min的兩個(gè)相繼讀數(shù)之間溫升變化在1K以內(nèi)為止[11]。溫升試驗(yàn)結(jié)束后定子繞組直流電阻的測量、溫升的計(jì)算和修正應(yīng)參照《三相同步電動機(jī)試驗(yàn)方法》(GB/T 1029—2005)的溫升試驗(yàn)方法進(jìn)行。

由于此永磁同步電動機(jī)需要配接專用的變頻器，并需要保證電動機(jī)在其額定頻率范圍內(nèi)滿足恒轉(zhuǎn)矩輸出，所以溫升試驗(yàn)應(yīng)分別在電動機(jī)額定頻率和最低運(yùn)行頻率下進(jìn)行，以驗(yàn)證此電動機(jī)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)都能長時(shí)間輸出額定轉(zhuǎn)矩，且電動機(jī)各部分溫升滿足要求，不會導(dǎo)致電動機(jī)絕緣性能下降及損壞。

3.2 效率、功率因數(shù)的測定

電動機(jī)轉(zhuǎn)子的永磁材料對溫度具有較強(qiáng)的敏感性，溫度的變化直接影響永磁同步電動機(jī)的效率等運(yùn)行性能和使用壽命[12]。永磁同步電動機(jī)的負(fù)載特性在溫升試驗(yàn)之后進(jìn)行，電動機(jī)輸入額定頻率、額定電壓，效率的測試方法按照《永磁同步電動機(jī)能效限定值及能效等級》(GB 30253—2013)中第5條規(guī)定：“變頻驅(qū)動永磁同步電動機(jī)的效率參照GB/T 22670—2008中10.2.1直接法——輸入-輸出法(A法)確定”(新版標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22670—2018 《變頻器供電三相籠型感應(yīng)電動機(jī)試驗(yàn)方法》第10.4條 方法2-3-C：輸入-輸出法的規(guī)定)。GB/ 22670—2018的方法2-3-C：輸入-輸出法的規(guī)定為：將被試驗(yàn)電動機(jī)與帶有測功計(jì)的負(fù)載設(shè)備連接，在額定轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行直到熱平衡(變化率為不大于2K/h)。

試驗(yàn)時(shí)記錄：輸出轉(zhuǎn)矩T，N·m；轉(zhuǎn)速n，r/min；變頻器供電時(shí)的電動機(jī)輸入功率P1C，W；電動機(jī)輸入的線電壓U；電動機(jī)輸入的電流I；功率因數(shù)cosφ。

電動機(jī)的效率按式(1)計(jì)算：

因永磁同步電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)速低、功率大，其額定輸出轉(zhuǎn)矩可達(dá)10多萬N·m，試驗(yàn)中不容易準(zhǔn)確測量電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，在試驗(yàn)中轉(zhuǎn)矩的測量有兩種方法：①利用轉(zhuǎn)矩測量儀器直接測量；②利用其它設(shè)備設(shè)施間接測量。

在利用轉(zhuǎn)矩測量儀器直接測量時(shí)，目前國內(nèi)還沒有能夠計(jì)量校準(zhǔn)這種直接測量低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩的測量儀器的校準(zhǔn)計(jì)量單位，根據(jù)CNAS-RL01：2018條款7.6條款：當(dāng)測量結(jié)果無法溯源至國際單位制(SI)單位或與SI單位不相關(guān)時(shí)，測量結(jié)果應(yīng)溯源至RM、公認(rèn)的或約定的測量方法/標(biāo)準(zhǔn)，或通過實(shí)驗(yàn)室間比對等途徑，證明其測量結(jié)果與同類實(shí)驗(yàn)室的一致性。當(dāng)采用實(shí)驗(yàn)室間比對的方式來提供測量的可信度時(shí)，應(yīng)保證定期與3家以上(含3家)實(shí)驗(yàn)室比對?？尚袝r(shí)應(yīng)是獲得CNAS認(rèn)可，或APLAC、ILAC多邊承認(rèn)協(xié)議成員認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室[13]。

第二種方法是在船舶行業(yè)中經(jīng)常使用的采用應(yīng)變片電測技術(shù)，在軸上組成應(yīng)變橋，通過測量軸表面剪切應(yīng)力(變)的方法計(jì)算出軸的扭矩T[14-16]。由材料力學(xué)知，當(dāng)受扭矩作用時(shí)，軸表面有最大剪應(yīng)力τmax。軸表面的單元體為純剪應(yīng)力狀態(tài)，在與軸線成45°的方向上有最大正應(yīng)力σ1和σ2，其值為|σ1|=|σ2|=τmax。相應(yīng)的變形為ε1和ε2，當(dāng)測得應(yīng)變后，便可算出τmax。測量時(shí)應(yīng)變片沿與軸線成45°的方向粘貼。

若測得沿45°方向的應(yīng)變ε1，則相應(yīng)的剪應(yīng)變?yōu)椋?/p>

式中，E為材料的彈性模量；μ為材料的泊松比。

于是，軸的扭矩為：

式中，Wp為材料的抗扭模量；C為應(yīng)變-扭矩轉(zhuǎn)換系數(shù)。

軸的應(yīng)變-扭矩轉(zhuǎn)換系數(shù)C的標(biāo)定：使用和軸同等材料、同等直徑1m長圓柱、或其他已知長度，在圓柱表面粘貼應(yīng)變片，將圓柱一端固定，另外一端掛上標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊，使用扭矩節(jié)點(diǎn)測得相應(yīng)的應(yīng)變值，即可以標(biāo)定應(yīng)變-扭矩轉(zhuǎn)換系數(shù)C。在測量永磁同步電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)，貼上應(yīng)變片測出應(yīng)變量，即可根據(jù)式(3)計(jì)算電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，測出轉(zhuǎn)矩后再利用轉(zhuǎn)速儀測出軸的轉(zhuǎn)速即可根據(jù)式(1)計(jì)算效率。

3.3 短時(shí)過轉(zhuǎn)矩試驗(yàn)

短時(shí)過轉(zhuǎn)矩試驗(yàn)應(yīng)在額定電壓、額定頻率下進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)，電動機(jī)在熱態(tài)下，逐漸增加負(fù)載，使輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的過轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值，歷時(shí)15s，轉(zhuǎn)矩的測量可以采用負(fù)載試驗(yàn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩測量方法進(jìn)行。也允許在試驗(yàn)時(shí)用測量定子電流代替轉(zhuǎn)矩的測量，此時(shí)，定子電流值應(yīng)等于1.1倍的過轉(zhuǎn)矩倍數(shù)乘以額定電流值。

3.4 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性試驗(yàn)

試驗(yàn)應(yīng)在溫升試驗(yàn)后進(jìn)行。起動電動機(jī)后，變頻器輸出頻率在電動機(jī)最低頻率和電動機(jī)額定頻率之間范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，在有效避開變頻器諧振點(diǎn)的情況下，平均取4～6個(gè)頻率測試點(diǎn)，分別在上述每一個(gè)頻率點(diǎn)下給電動機(jī)緩慢加載，直到額定轉(zhuǎn)矩，測量記錄各頻率點(diǎn)的輸出轉(zhuǎn)矩T及對應(yīng)的轉(zhuǎn)速n。在測試過程中電動機(jī)應(yīng)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，無明顯轉(zhuǎn)矩脈動現(xiàn)象。轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測量可以采用負(fù)載試驗(yàn)時(shí)的測量方法，測試完成后繪出T-n曲線。

3.5 空載反電動勢試驗(yàn)

空載反電動勢試驗(yàn)按照標(biāo)準(zhǔn)《三相永磁同步電動機(jī)試驗(yàn)方法》(GB/T 22669—2008)的要求可用反拖法和最小電流法測定，對于礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)只能采用反拖法，即用陪試電動機(jī)拖動被試電動機(jī)在同步轉(zhuǎn)速下作為發(fā)電動機(jī)空載運(yùn)行，陪試電動機(jī)可以是與被試永磁同步電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速相同的永磁同步電動機(jī)，也可以利用變頻器控制三相異步電動機(jī)拖動永磁同步電動機(jī)作為發(fā)電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行[17]。分別測量被試電動機(jī)的出線端電壓Uab、Ubc、Uca，取其平均值作為空載反電動勢線電壓值，并記錄此時(shí)電動機(jī)定子鐵心的溫度和環(huán)境溫度。

不采用最小電流法的原因有兩個(gè)，一是最小電流法測得的空載反電動勢值為近似值，不是準(zhǔn)確值，二是因?yàn)榇擞来磐诫妱訖C(jī)需要配接變頻器起動電動機(jī)，但變頻器無法實(shí)現(xiàn)不改變頻率的情況下改變輸出電壓來尋找空載電流的最小值。因此只能采用反拖法，而對于此永磁同步電動機(jī)利用反拖法進(jìn)行空載反電動勢測試，無論是在熱試驗(yàn)之前測試的還是熱試驗(yàn)之后的測試，都是很方便實(shí)現(xiàn)的。

3.6 空載試驗(yàn)的測定

同空載反電動勢試驗(yàn)的測試一樣，此類礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)是屬于變頻調(diào)速電動機(jī)，是需要通過專用變頻器起動且調(diào)速，變頻器無法在額定頻率時(shí)輸出變化較大的可變電壓，電動機(jī)不能在額定頻率下的多個(gè)電壓點(diǎn)運(yùn)行，此類電動機(jī)的空載試驗(yàn)也就無法同自起動三相永磁同步電動機(jī)一樣通過調(diào)壓器調(diào)節(jié)輸入電壓，按照GB/T 22669—2008第6.1.2條規(guī)定：“被試電動機(jī)施以額定頻率的電壓，電壓的變化范圍從125%的額定電壓開始逐步降低，其中應(yīng)包括100%額定電壓的測點(diǎn)。隨電壓降低，電流逐漸減小。當(dāng)電流出現(xiàn)拐點(diǎn)后，應(yīng)繼續(xù)降低電壓，直至電流回升到超過100%額定電壓時(shí)的電流值出現(xiàn)，取10～12個(gè)電壓點(diǎn)(大致均勻分布)”來完成空載特性試驗(yàn)。

此類永磁同步電動機(jī)的空載試驗(yàn)測定可采用《無直流勵磁繞組同步電動機(jī)試驗(yàn)方法》(GB/T 13958—2008)中6.1條的規(guī)定：在額定電壓、額定頻率下空載運(yùn)轉(zhuǎn)，讀取空載電流和空載損耗，無需測試多個(gè)電壓點(diǎn)。

3.7 噪聲試驗(yàn)的測定

噪聲的測試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《旋轉(zhuǎn)電動機(jī)噪聲測定方法及限值 第1部分：旋轉(zhuǎn)電動機(jī)噪聲測定方法》(GB/T 10069.1—2006)進(jìn)行。

聲功率級只與聲源的功率有關(guān)，現(xiàn)行的電動機(jī)噪聲考核標(biāo)準(zhǔn)大部分采用聲功率級。實(shí)際測量時(shí)，只要知道測量包絡(luò)面的面積和包絡(luò)面上測量的聲壓級，計(jì)算出聲功率級[18]，即：

式中，LW為聲功率級，dB；LP為聲壓級，dB；S為測量包絡(luò)面的面積，m2；S0為基準(zhǔn)面面積，S0=1m2。

試驗(yàn)方法為：被試電動機(jī)在剛性安裝條件下試驗(yàn)。剛性安裝時(shí)電動機(jī)安裝在適合該類電動機(jī)尺寸足夠的安裝面上，電動機(jī)不應(yīng)受到不正常的墊片調(diào)整而導(dǎo)致附加安裝應(yīng)力。

試驗(yàn)運(yùn)行工況為空載運(yùn)行，試驗(yàn)時(shí)被試電動機(jī)運(yùn)行在額定電壓，在配接變頻器輸出的最低頻率和額定頻率下進(jìn)行測試，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T10069.1-2006的要求：

在電動機(jī)包絡(luò)面上選取測試點(diǎn)后對噪聲的聲壓級進(jìn)行測試。包絡(luò)面分為半球面和平行六面體兩類。對中心高大于225mm或長度大于1m的電動機(jī)，采用平行六面體測點(diǎn)布置法布置測點(diǎn)，礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)一般尺寸都比較大，所以采用平行六面體測點(diǎn)布置法布置測點(diǎn)。平行六面體測點(diǎn)布置是假想將被試電動機(jī)放置在一個(gè)方形的包裝箱內(nèi)，箱底為安裝被試電動機(jī)的地面，假想的箱壁距離被試電動機(jī)lm，各測點(diǎn)布置在方形包裝箱表面。對較小的電動機(jī)，設(shè)置測點(diǎn)距電動機(jī)外表面的垂直距離為1m，在前后左右四個(gè)相互垂直的方上及電動機(jī)中心上分布配置，四周測點(diǎn)的高度等于軸中心高，上方測點(diǎn)的高度為距電動機(jī)表面1m。

如果電動機(jī)的長(不包括軸伸長)為L，寬為M，高度為H，則測量包絡(luò)面的面積：

S=4×(ab+bc+ca)×(a+b+c)/(a+b+c+2)

式中，a=0.5L+1，b=0.5M+1，c=0.5H+1，m；S為包絡(luò)面的面積，m2。

而對于對較大的電動機(jī)，如果相鄰測點(diǎn)間的距離大于1m，需要在上述測點(diǎn)的兩側(cè)增加更多的測點(diǎn)，測點(diǎn)布置如圖1所示。平行六面體等效包絡(luò)面的面積則為：

S=[2c(a+b)+ab]m2

此時(shí)，a=L+2，b=M+2，c=H+1，m。L、M、H為忽略了突出部分影響的電動機(jī)基準(zhǔn)體的長、寬、高。

圖1 平行六面體測點(diǎn)布置圖

3.8 振動試驗(yàn)的測定

永磁同步電動機(jī)振動試驗(yàn)的測量、判定及限值通用要求依據(jù)《軸中心高為56mm及以上電動機(jī)的機(jī)械振動振動的測量、評定及限值》(GB 10068—2008)執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)等同IEC60034-14：2007。

試驗(yàn)時(shí)，被試電動機(jī)采用剛性安裝，直接或通過安裝平板安裝在堅(jiān)硬的基礎(chǔ)或鋼板上。判斷剛性安裝是否符合要求的方法是測量電動機(jī)地腳上(或在座式軸承或定子地腳附近的底座上)的水平與垂直兩方面測得的最大振動速度，如果該速度不超過鄰近軸承上沿水平或垂直方向所測得的最大振動速度的25%，則判定該剛性安裝符合要求。

試驗(yàn)時(shí)電動機(jī)在額定供電狀態(tài)下空載運(yùn)行，在配接變頻器輸出的電動機(jī)最低頻率和額定頻率下進(jìn)行測試。在試驗(yàn)時(shí)選擇測試點(diǎn)可簡化為測量座式軸承正上和軸承徑向水平方向底座上的振動。具體如圖2所示。

圖2 振動試驗(yàn)測點(diǎn)選擇

3.9 軸電壓測試

永磁同步電動機(jī)在變頻器調(diào)速運(yùn)行過程中，由于變頻器輸出的電壓含有較高次的諧波分量，在電壓脈沖分量的作用下，定子繞組線圈端部、接線部分、轉(zhuǎn)軸之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)，使轉(zhuǎn)軸的電位發(fā)生變化，從而使電動機(jī)在兩軸承端或轉(zhuǎn)軸與軸承間產(chǎn)生軸電壓，當(dāng)軸電壓大于潤滑油膜擊穿閾值電壓時(shí)，會出現(xiàn)瞬間火花放電，瞬間火花放電產(chǎn)生的電流脈沖會造成軸承和外滾道金屬表面腐蝕，嚴(yán)重時(shí)可直接損壞軸承或滾道[19]，影響軸承正常運(yùn)行。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1029—2005的規(guī)定，軸電壓測試時(shí)被試電動機(jī)在額定電壓、額定轉(zhuǎn)速下空載運(yùn)行。用高內(nèi)阻交流電壓表測定前后軸承的電壓U1，然后將轉(zhuǎn)軸一端與其軸承座短接，測另一端對軸承座的電壓U2，再測該軸承座對地的電壓U3。如圖3所示，試驗(yàn)前在電動機(jī)軸承與機(jī)殼之間加裝絕緣環(huán)、軸承與轉(zhuǎn)軸之間墊入干燥的絕緣片或者采用絕緣軸承，檢查軸承座與金屬墊片、金屬墊片與金屬底座間的絕緣電阻，確保電動機(jī)絕緣良好。

圖3 軸電壓測量示意圖

這種方法測得的是軸電壓的有效值[17]，由于軸電壓是非正弦波的高頻電壓，波形畸變嚴(yán)重，對稱性、重復(fù)性極差，數(shù)值隨機(jī)性較大，測得的有效值不能準(zhǔn)確反映軸電壓的大小，且無法測定軸電壓的峰峰值。文獻(xiàn)[20，21]提出可以采用“時(shí)間窗”的方法來測量軸電壓的有效值和峰峰值，即利用示波器在一定時(shí)間內(nèi)(時(shí)間窗)采集一組基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，取時(shí)間窗內(nèi)測量數(shù)據(jù)的有效值平均值為測得的有效值，取時(shí)間窗內(nèi)最大值為峰值，這樣既可以測得軸電壓的有效值又可以測得峰峰值，可以實(shí)現(xiàn)盡量真實(shí)的反映軸電壓的實(shí)際情況。

3.10 檢驗(yàn)方案的試行結(jié)果

此檢驗(yàn)方案在礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)的性能檢驗(yàn)中已經(jīng)試行多年，試用結(jié)果表明，檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)測試方法測量的結(jié)果均能準(zhǔn)確、有效的反映永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)的性能情況。

4 結(jié) 語

礦用永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)在煤礦井下應(yīng)用越來越多，但是適用于此永磁同步電動機(jī)的性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)還沒有實(shí)施。分析了永磁同步變頻調(diào)速電動機(jī)低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩的運(yùn)行特點(diǎn)，提出檢驗(yàn)方案和檢驗(yàn)項(xiàng)目。結(jié)合永磁同步電動機(jī)需要變頻器起動和調(diào)速等實(shí)際使用運(yùn)行情況，給出永磁同步電動機(jī)性能檢驗(yàn)項(xiàng)目對應(yīng)的檢驗(yàn)方法，特別是負(fù)載特性試驗(yàn)和空載特性試驗(yàn)的檢驗(yàn)測量方法，與自起動永磁同步電動機(jī)的測量有很大的不同。這些檢驗(yàn)測試方法測量的結(jié)果更準(zhǔn)確，更能實(shí)際反映永磁同步電動機(jī)的性能情況，可以為各生產(chǎn)廠家及檢測機(jī)構(gòu)對低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機(jī)的檢驗(yàn)提供方法參照，也可以為永磁同步電動機(jī)檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考。