直流电机试验方法
直流电机试验方法
GB1311-77
一、适用范围
1.本标准适用于一般用途的直流电机。对有特殊要求的直流电机,凡有本标准未规定的试验方法,应在该类型电机技术条件中作补充规定。
2.形式试验或检查试验应当进行的基础上按GB 755-65《电机基本技术要求》及该类型电机技术条件的规定。
二、试验前的准备
3.测量仪器的选择
(1)试验时应当采用不低于0.5级精度的电气测量仪器(兆欧表除外),其他测量仪器应相当于1级精度。
(2)仪器的选择尽可能使所测数值在20～95%仪器测量范围以内。
4.测量电枢回路电压时,电压表应直接接在绕组出线端上。
5.一般检查
试验前应检查电机的装配质量和轴承运行情况。在不影响电气性能试验质量后,方可进行本标准中的各项试验。
6.中性线的测定
中性线可按下列方法之一测定:
(1)感应法
a.电枢静止,励磁他激,将毫伏表接在相邻的两组电刷上,并交替地接通和断开电机的励磁电流(图1)。逐步移动电刷架的位置,在每一个不同位置上测量电枢绕组的感应电势。当感应电势最接近零时,电刷所在的位置即可认为是中性线。
毫伏表的计数建议以厉磁电流断开时的读数为准。
图1
国家标准计量局发布 1977年12月1日实施
中华人民共和国第一机械工业部提出上海电器科学家研究所等起草
b.电枢静止,励磁他激,将毫伏表引线沿换向器圆周移动,交替地接通和断开电机的励磁电流。当每极换向片数是整数或不是整数时,均应在相互间距离等于或最接近于一极距的两片换向片上测量感应电势。
正负感应电势各量取几点读数,然后如图2所示的作图法求出中性线。
换向片数
图2
(2)正反转发电机法
试验时,励磁他激,保持转速、励磁电流及负载(接近额定值)不变的情况下正转及反转,逐步移动电刷位置,在每一个不同上测量电机在正转及反转时的电枢电压,直到两个电压数值最接近时为止。此时电刷所在的位置即可认为是中性线。
(3)正反转电动机法
试验时,保持端电压,励磁电流及负载(接近额定值)不变的情况下正转及反转,逐步移动电刷位置,在每一个不同位置上测量电机在正转及反转时的转速,直到两个方向的转速最接近时为止。此时电刷所在位置即可认为是中性线。
7.轴电流的检查
(1)检查由轴两端间的感应电势而产生的循环电流时,电机应在额定电压及额定转速下空载运转,并应预先断开轴电流的外部回路。检查可以用下列方法之一进行。
a.用交流毫伏表(约100毫伏刻度)测量轴两端间的感应电势。测量时建议采用内阻较高的毫伏表,如真空管、晶体管或热电式毫伏表。毫伏表引线与轴表面应有良好的接触。
b.用低电阻导线将电流表(量程60安培以上)连接于轴的两端。测量时电流表指针的偏转一般极小,在试验时,应记录指针偏转的刻度,然后手一辅助电流求出此刻度的电流数值。测量时尽量减小电流表引线与轴表面间的接触电阻。
对变速电机,就分别在最低额定转速和最高额定转速下进行检查。
(2)检查轴磁通而产生的局部电流时,应将电机调节到额定功率、额定电压及额定转速运转,然后用低电阻引线将直流毫伏表(约100毫伏刻度)连接到尽可能靠近轴承座两端的轴表面上,每端各接一根引线进行测量。对每一只轴承都应进行检查。
对变速电机可仅在最高额定转速下进行检查。
三、试验方法
(一)绕组对机壳及其相互间绝缘电阻的测定
8.绕组绝缘电阻应在下列情况下测量:
(1)电机在实际冷状态下;
(2)电机在热状态下(对小型电机,在切断电源后10分钟内测量;对大中型电机,与电机正常工作相差不大于10℃时测量)。
9.绕组绝缘电阻用兆欧表测量。电机额定电压为500伏及以下的用500伏当欧表测量。额定电压在500伏以上的用1000伏兆欧表测量。
电枢回路绕组(串激绕组除外)、串激绕组和并激绕组对机壳及其相互间的绝缘电阻应分别进行测量。
测量时,兆欧表的读数应在仪表指针达到稳定以后读出。
(二)绕组在实际冷状态下直流电阻的测定
10.绕组在实际冷状态下温度的测定
将电机在室内静置一段时间,用温度计测量被测绕组组的温度,绕组组温度与冷却介质温度的相差不应大于3℃,此时被测绕组的温度即为实际冷状态下的温度。
11.测量方法
电机各部分绕组直流电阻时,转子应静止不动,可用下列方法之一测定:
(1)双臂电桥或单臂电桥法
测量小于1欧姆的电阻时不应采用单臂电桥。
(2)电流表和电压表法
用电流表和电压表测量电阻时,其接线如图3和图4所示,图3的接线适用于测量电压表内阻与被测电阻之比大于200时绕组的电阻。图4的接线适用于测量电压表内阻与被测量电阻之比小于200时绕组的电阻。用此方法时,应采用电压稳定的直流电源,电压表与被测绕组应接触良好。测量时电流的数值不应大于被测绕组额定电流的20%。
图3 图4
12.电枢绕组直流电阻的测定
(1)为了校核设计值和计算效率,而将电刷自换向器上提起测量电枢绕组电阻时,应按电枢绕组的型式依下列方法进行:
a.对单波绕组--应在相互间距离等于或最接近于奇数极距的两片换向片上进行测量,测得的电阻即为电枢绕组电阻。
b.对无均压线的单送绕组--应在换向器直径两端的两片换向片上进行测定。电枢绕组的直流电阻rs由下式计算:
式中r--量得的电阻值;
p--极对数。
c.对装有均太线的单迭绕组--应在相互间距离等于或最接近于奇数极距,并都装有均压线的两片换向片上进行测定,测得的电阻即为电枢绕组电阻。
d.对装有均压线的复迭或复尖在相互间距离最接近于一极距,且都装有均压线的两片换上进行测定,测得的电阻即为电枢绕组电阻。
e.对其他绕组--其测量方法应根据绕组的具体结构,采用相应的方法。
(2)为了校核设计值和计算效率,而将电刷放在换向器上测量电枢绕组直流电阻时,应在下列两片换向片上进行测量;这两片换向片位于两组相邻电刷的中心线下面,且其相互间的距离应等于或最接近于一极距。
(3)为了在温升试验中用电阻法确定绕组温升而测量电枢绕组直流电阻时,应在同样两片换向片上测定电枢绕组的冷态和热态直流电阻。测量时应尽可能减少由于电刷短路而引起的误差。因此,所选择的两片换处片应位于相邻两组电刷之间,其相互间的距离约等于极距的一半。
在温升试验结束电机停转以后,如所造反的两片换向片不在相邻电刷之间,则应转动转子,使换向片达到所需位置。
但大型电机停转以后转动了比较困难,因此在测量冷态直流电阻时,应在换向器上多选择几组不同位置的换向片。这样在电机停转后,总有一组换向片位于相邻电刷之间,就不需要再转动转子。
(三)空载特性的测定
13.直流电机的空载特性,是指当电机在空载发电机方式下以额定转速运转时,所量取的电枢电压对于励磁电流的关系曲线。
试验时,逐步增加电机的励磁电流,直到电枢电压接近额定值的130%时为止,然后逐步减小励磁电流到零。在做上升或下降分支时各读取9～11点,其中应在电枢电压的额定值左右多读取几点,在每一点上同时读取电枢电压和励磁电流的数值。
如电机的磁路比较饱和,电枢电压不能调节到上述数值时,则应调节到可能达到的最大电压时为止,但应注意不使励磁绕组过热。
试验过程中,励磁电流只允许向同一方向调节。如需反向调节时,应先将励磁电流回复到零(上升分支)或增加到最大值(下降分支),然后再调节到所需数值。
(四)温升试验
14.温升试验时,可用电阻法,温度计法和埋置检温计法测量电机绕组及其他各部分的温度,测得的温度是绕组的平均温度。
15.电阻法
绕组温度建议用电阻法测量。此法是利用被测绕组直流电阻在受热后增大的关系来确定绕组的温度,测得的温度是绕组的平均温度。
绕组的温升θ(℃)由下式确定:
式中:r2--;试验结束时绕组的电阻(欧姆);
r1--实际冷状态下绕组的电阻(欧姆);
t1--实际冷状态下绕组的温度(℃);
t0--试验结束时冷却介质的温度(℃);
K--对绕组为235,对铝绕组为228。
16.温度计法
当电机个别部分(如轴承、换向器等)的温度不能用电阻法测量时,用温度计法测量,对于低电阻绕组,如串激绕组、换向极绕组及补偿绕组,也可用温度计法进行测量)。
"温度计"包括膨胀式温度计(如水银、酒精温度计)和使用方法与普通膨胀式温度计相同的热电偶或电阻计。用温度计法测量时,应将温度计尽可能贴附在电机各部分可能达到的最热点表面。
在使用膨胀式温度计时,为了减少温度计球部热量的散失,应当用热的不良导体(如油灰、毛毡等)将球部保护起来,但应注意不妨碍电机的通风和绕组的散热。
在电机有变化磁场的部位测量温度时,不应采用水银温度计,以免影响测量的准确性。
17.埋置检温计法
"埋置检温计"即将热电偶或电阻温度计在电机制造过程中,埋置于电机制成后所不能达到的部位,此法适用于测量温度计不能接触到的部位的温度,如绕组的端部及槽部或定子铁芯的个别钢片之间。
18.温升试验时冷却介质温度的测定
(1)对采用周围空气冷却的电机,空气温度可用几只温度计放置在冷却空气进入电机的途径中,距离电机1～2米处测量,温度计球部处于电机高度一半的位置,并应不受外来辐射热及气流的影响。
(2)对采用强迫通风或具有闭路循环冷却系统的电机,应在电机的进风口处测量冷却介质的温度。
(3)试验结束时冷却介质的温度,应采用试验过程中最后1小时内几个相等时间间隔的温度计读数的平均值。
19.温和蔼地电机各部分温度的测定
(1)定子绕组
定子绕组温度应用电阻法测定。但对于低电阻绕组,如串激绕组、换向极绕组及补偿绕组,也可用温度计法测定。
各绕组所安放的温度计应各不少于2支。
(2)电枢绕组
电枢绕组的温度应用电阻法测定,测定庆在电机切断电源停转后立即进行。
(3)电枢铁心
电枢铁心齿部和钢丝扎箍的温度,用温度计测定,测定时,应在电机切断电源停转后,立即放置各不少于2支温度计。
(4)换向器
换向器的温度应在电机切断电源停转后立即测定,测定时建议采用时间常数较小的温度计(如半导体点温计)。
(5)轴承
滑动轴承的温度应在轴承测温孔内进行测定,流动轴承的温度可在轴承盖上测定。
20.电机各部分在切断电源后所测得温度的修正
若电机各部分的温度在切断电源后测得,则所测得的温度应借冷却曲线外推至断电瞬间加以修正。
在电机切断电源后,应尽快测取电阻或温度值以绘制冷却曲线如图5所示。曲线的横坐标(等分坐标)为时间;纵坐标(对数坐标)为电阻或温度值。将冷却曲线延长到与纵轴相交,交点的纵坐标即为断电瞬间的电阻或温度数值。
在外推冷却曲线时,如要求比较准确,可采用二次延长法。所为二次延长法,就是按照冷却曲线直线部分的延长线与纵轴相交得r2,然后根据量得的电阻数值与此延长线间的差值再作另一直线(见图5左下角),延长此直线与纵轴相交得△r2,则切断电源瞬间的电阻值:
R2=r2+△r2
如在切断电源后电机个别部分的温度先开始上升,然后再行下降,则应取量得温度中的最高数值作为电机断电瞬间的温度。
图5
21.连续定额电机的温升试验
连续定额电机的温升试验应在额定功率,额定电压及额定转速下用直接负载法进行,直到电机各部分达到实际稳定温度时为止。
电机加负载的方法一般用回馈法进行。建议将被试电机与相应规格的另一台辅助直流电机在机械上和电气上相互连接,其中一台电机作为电动机运行,而另一台则作为发电机运行。两台电机的损耗由线路直流电源或升压机供给如图6或图7所示。两台电机的损耗也可由线路直流电源和升压机联合供给,如图8所示。
图中:D--作为电动机的一台被试电机;
F--作为发电机的一台被试电机;
SY--升压机。
试验过程中应测量机壳、并激绕组、串激绕组、换向极绕组、补偿绕组、轴承、进出风和冷却介质的温度,至少每半小时一次。
电动机的温升试验如在额定电流(名牌数据)下进行时,功率可能与额定功率略有不同,此时所得的电枢回路绕组温升数值θz由下式换算到额定功率时的数值θe:
式中:Ie--电动机额定输出功率时的电流;
Iz--电动机试验时的电流,取试验过程中最后1小时内几个相等时间间隔时的电流读数的平均值;
θz--对应于试验电流Iz的绕组温升。
试验可从电机在实际冷状态时开始,也可从热状态开始。
对采用强迫通风或闭路循环冷却系统的电机,在电机切断电源时应同时停止冷却空气的供给。
恒功率变速电动机的温升试验,在最低额定转速下按其额定功率进行。
恒转矩变速电动机的温升试验,在最低额定转速及最高额定转速下按其相应的额定功率进行。
对大型电机,当受试验设备条件限制时,可用间接法(空载短路法)进行温升试验(附录一)
22.短时定额电机的温升试验
试验的持续时间应符合规定的定额数值,并应从电机实际状态下开始。
在试验过程中,依照工作周期的长短间隔5～15分钟记录一次。
其他试验要求同21条
23.断续定额电机的温升试验
试验时应符合规定的定合额数值,每一工作周期为10分钟,直到电机各部分温升达到实际稳定时为止。
对用于几个不同负载持续率的断续的电机,其温升试验应按每一负载持续率分别进行。对于他激电机,如果设计中规定了他激绕组在全部工作周期内是接地线路中,则在停止时他激绕组不应自线路上断开。
电机各部分温度应在最后一个周期的负载持续时间前半段终了时,切断电源立即进行测量,其他试验要求同21条。
(五)额定负载试验
24.直流发电机的额定负载试验,是当发电机在额定电流、额定电压及额定转速下,确定额定励磁电流。
直流电动机的额定负载试验,是当内额定电流、额定电压、额定励磁电流或额定励磁电压下(对不带磁场变阴器的并激电机)校核转速。
电机在额定负载试验时,应同时检查换向及其他有无不正常情况。
在型式试验中,电机的额定负载试验,应在电机额定运行至各部分的温度达到实际稳定状态时进行。
在检查试验中,电机额定运行的持续时间由该类型电机的技术条件规定。
试验时,应测定电枢、电枢电流、励磁电流及转速。
变速电动机的额定负载试验,应分别在最低额定转速及最高额定转速下进行。
25.电机的换向检查应在电机额定负载试验中同时进行。检查的方法是将负载自空载或1/4额定负载(对不允许空载的电机)调节到额定负载,此时,在换向器及电刷上的火花等级应不超过"电机基本技术要求"或该类型的技术条件的规定。
(六)发电机短时过电流试验时,电压应尽可能接近额定值。
电动机短时过转矩试验时,电压应为额定值,励磁电流应调节到额定值并保持不变。
过电流和过转矩的倍数及其持续时间按GB755-65《电机基本技术要求》或该类型电机技术条件规定进行。试验时应同时检查换向。
电动机的短时过转矩试验,当受试验设备条件限制时,可以用相同倍数的过电流值代替。
对大型电机当受试验设备条件限制时,可以在短路方式下进行(短路方法见附录二)。
变速电动机的短时过转矩试验应在最低额定转速和最高额定转速下,按其相应的过转矩值进行。
(七)发电机的电压变化率动机的转速变化率的测定
27.发电机电压变化率的测定
被试电机应额定运行至其各部分的温度接近正常工作温度,保持额定的转速及励磁调节不变,逐步减少及增加负载电流,反复进行若干交,直到额定电流下电压相近时为止,然后按下列方法之一进行:
(1)由额定负载电流开始,逐步减少到零,然后逐步增加负载电流到所需的过载值,每隔约25条额定电流读一次读数。
(2)由额定负载电流开始,逐步增加到所需的过载值,然后逐步减少负载电流到零,每隔约25%额定电流读一次读数。
试验过程中,如在额定电流时的电压读数有显著差异时,则应重新进行试验。
试验时应同时读取电枢电压、负载电流、励磁电流和转速的数值,并绘制电压于负载电流的关系曲线。
在检查试验时,允许只在满载及空载时读取两点读数。
额定电压变化率(△U),由下式计算:
式中:U0--空载时端电压;
Uc--额定端电压。
28.电压机转速变化率的测定
被式电机应额定运行其各部分温度接近正常工作温度保持额定电压;对于他激或并激电机,保持额定励磁电流不变,对于复激电机,应保持励磁调节不变,逐步减少及增加负载电流,反复进行若干次,直到额定电流下转速相近时为止。然后按下列方法之一进行:
(1)由额定负载电流开始,逐步减少到空载(对不允许空载的电动机减少到1/4额定负载),然后逐步增加负载电流到所需的过载值,每隔约25%额定电流读一次读数。
(2)由额定负载电流开始,逐步增加到所需的过载值,然后逐步减少到空载(对不允许空载的电动机,减少到1/4额定负载),每隔约25%额定电流读一次读数。
在试验过程中,如在额定电流时的转速读数有显著差异时,则应重新进行试验。
试验同时读取转速、负载电流、励磁电流和电枢电压的数值。并应绘制转速对于负载电流的关系曲线。
在检查试验中,允许只在满载及空载(对不允许空载的电动机,减少到1/4额定负载)时读取两点读数。
额定转速变化率(△n)由下式计算:
式中:n--空载时(或1/4额定负载时)的转速;
nc--额定转速。
允许逆转的电动机,应在每一个旋转方向量取额定转速变化率。
变速电动机应在最低额定转速及最高额定转速时量取转速变化率。
(八)效率的测定
29.效率可用间接测定法(损耗分析法和回馈法)或直接测定法测定。
30.损耗分析法
用损耗分析法测定电机效率时,应求取下列各种损耗:
(1)电枢回路基本铜耗
电枢回路基本铜耗为电枢回咱中所有绕组的电阻(换算到基准工作温度)之和与电枢电流平方的乘积。
(2)电刷的电损耗
电刷的电损耗为电枢电流与电刷电压降的乘积。这一电压降的数值为:
对于碳-石墨,石墨及电化石墨电刷..........................2伏
对于金属石墨电刷........................................0.6伏
上述(1)、(2)两项损耗为直接负载损耗。
(3)铁耗及机械损耗
机械损耗包括风耗、轴承的电刷的摩摩擦损耗。
此项损耗为恒定损耗,可用下列方法之一测定:
a.空载电动机法
采用此法时,应将电机空载运转一段时间,使电机的轴承及电刷摩擦损耗达稳定值。试验时,电机应连接在电压可以调节的直流电源上以空载电动机方式运转,电机的励磁建议采用他激,并保持额定转速不变;将外施电压自125%额定电压开始,逐步降低到可能达到的最低值。在每一电压下量取电枢电压,电枢电流及励磁电流约9～11点,试验后应立即测量电枢回路各部分绕组的电阻。
被试电机的铁耗(Pti)及机械损耗(Pi)之和由下式计算:
式中:P0=I0U0(I0--空载电枢电流,U0--空载时电枢端电压);
Pts--电枢回路中各部分绕组的铜耗,为试验后时得的各绕组电压与相应的电枢电流平方的乘积;
Psh--电刷的电损耗。
为了将铁耗与机械损耗分开,应绘制铁耗(Pti)及机械损耗(Pi)之和对于电枢电压平方的曲线,并将其延长至与纵轴相交(图9),交点的纵坐标即为机械损耗。
图9
被试电机的铁耗应按相应的感应求得,即当被试电机是发电机时,电枢感应电势等于额定电压加上电枢回路中各部分绕组的电压降及电刷压降;当被试电机是电动机时,电枢感应电势等于额定电压减去电枢回路中各部分绕组的电压降及电刷压降。
b.空载发电机法
采用此法时,被试电机应当用测功机或校正过的电动机驱动,使电机在发电机方式下运转,试验前,应将电机空载运转一段时间,使轴承及电刷摩擦损耗达稳定值。试验时,被试电机应他激,转速应保持在额定值,将被试电机的空载电枢电压调节到等于被试电机的额定工作方式时的感应电势,此时驱动电动机的输入功率即为机械损耗。
上述两个损耗间的差值即为被试电机的铁耗。
(4)励磁损耗
a.励磁绕组基本铜耗
励磁绕组基本铜耗为励磁绕组的电阻(换算到基准工作温度)与在指定负载时的励磁电流平方的乘积。
当计算电机在额定负载下的效率时,如励磁电流不能由直接负载试验测定,可取下列数值:
(a)对并激或他激发电机(不论有无换向极),按电机在空载电压等于额定电压加上额定电流时电枢回路(包括电枢绕组,电刷以及如有换向绕组亦应包括)的夺降所需励磁电流的110%;
(b)对带有补偿绕组的并激或他激发电机,按电机在空载电压等于额定电压加上额定电流时电枢回路(包括电枢绕组、换向绕组、补偿绕组及电刷)电压降时的励磁电流;
(c)对平复激电机,取空载电压时的励磁电流;
(d)对过复激及欠复激发电机,由制造厂与用户协议之;
(e)对电动机,取额定电压、额定转速时的空载励磁电流。
b.主励磁回路中变阻损耗
主励磁回路中变阻器损耗为指定负载时变阻器的电阻数值与在该负载时的励磁电流平方的乘积,也可为指定负载时变器上的电压降与该负载时的励磁电流平方的乘积。
c.励磁机损耗
被试电机所专用,并由其本身所驱动的励磁机,其损耗应计入被试电机的励磁损耗内,此项损耗为励磁机的输入功率(除励磁机本身的机械损耗外)与励磁机输出功率间的差值加上励磁机的励磁损耗(如励磁机为他激时)。励磁机的输出功率即为上述a项与b项之和。
如励磁机可从被试电机轴上拆下而单独进行试验时,则励磁机在指定输出的输入功率可用测功机或校正过的电动机来测定;如励磁机不能拆下时,则可将被试电机由独立的电源他激,在电动机状态下运转,测定励磁机在负载及空载不激磁时整个机组的损耗,二个损耗的差值即为励磁机的输入功率。
如上述方法都不能应用时,则励磁机损耗可以用本条所术宾损耗分析法确定,但已计入在被试电机中的机械损耗不应计入。
(5)杂散损耗
如无其他规定,在额定功率时的杂散损耗,可按下列规定:
对于无补偿绕组的电机为基本输出的1%;
对于有补偿绕组的电机为基本输出的0.5%;
直流电机的"基本输出",对于恒速电机即为额定功率;对于有几个额定输出功率的变速电机,其基本输出应按GB755-65《电机基本技术要求》规定。
当电机的功率不等于额定值时,杂散损耗的数值应根据电枢电流的平方成正比而进行修正。
上述(1)～(5)项损耗之和即为电机的总损耗,电机的效率按下式计算:
31.回馈法
当有两台相同规格的电机,用回馈法效率时,电机各部分的温度应接近正常工作温度,且两台电机应在机械上和电气上相互连接如图8所示,其中一台作为发电机运行,而另一台作为电动机运行,两台电机庆由独立的直流电源他激,其激磁电流应调节至使电机在额定转速时能满足下列要求:
(1)两台电机电枢电流的平均值应等于电机在额定工作方式时的电枢电流;
(2)两台电机的电枢感应电势应等于电机在额定工作方式时的电枢感应电势。电枢回路中的电压降由升压机补偿。
电机的效率可以由测得的损耗按下式计算:
对于额定工作方式是电动机的电机
对于额定工作方式是发电机的电机
式中:UD及IE--电动机的端电压及电枢电流;
UP及IP--发电机的端电压及电枢电流;
UC及IC--线路端电压及线路电流;
UT及IT--他激时励磁绕组的端电压及励磁电流;
USY--升压机的端电压。
32.直接测定法
用直接法测定效率时,电机各部分的温度应接近正常工作温度并应记录冷却介质温度。
当被试电机是电动机时,其输出的机械功率可用制动器、测功机、数字式转矩转速测量仪或校正过的直流发电机测定;其输入的电功率可用电工仪表测定。
当被试电机是发电机时,其输入的机械功率可用测功机、数字式转矩转速测量仪或校正过的直流电动机测定;其输出的电功率可用电工仪表测量。
(九)无火花换向区域的测定
33.测定无负向区域时,电机可以在发电机方式下也可以在时机方式下,直接加负载,使温度接近正常工作温度,电压接近额定值,尽可能保持额定转速不变,用改变馈入换向极绕组电流的方法进行。
当试验设备条件受限制时,允许在发电机短路方式下进行。
换向极绕组中电流的改变,可用下列方法之一;
(1)换向极绕组串接在电枢回路中,在换向极绕组接线端上连接一个附加的直流电源如图10所示。
图10
图中:H--换向极绕组;
B--并激绕组;
C--串接绕组;
FJ--附加电源。
用本方法试验电压较高的电机时,必须注意安全。此时,可交替共给附加电流的发电机及其驱动电动机可靠的与地绝缘。
供给附加电流的发电机建议他激,以便调节。
(2)将换向极绕组从电枢回路中分开,用单独的直流电源对换向极绕组供电。
试验应从被试电机空载开始,当电机空载时,量取电机能保持无火花换向的两个方向附加电流的限值,然后逐步改变电枢电流值。在每一电枢电流时量取电机能保持无火花换向的二个方向附加电流的限值,约每隔25%额定电流读一次读数,直到电枢电流约为125%额定电流值为止。
试验结果应绘制以附加电流为纵坐标电枢电流为横坐标的关系曲线。
变速电动机无火花换向区域的测定,可在最高额定转速下进行,必要时还应在最低额定转速直进行。
(十)超速试验
34.电机的超速试验应按GB755-65《电机基本技术要求》或该类型电机技术条件的规定进行。
电机可用下列方法之一超速:
(1)被试电机作为电动机运转时,借减小励磁电流及增加端电压的方法使电机超速但端电压的增加应小于130%额定电压,减小励磁电流时应使转速平稳上升。
(2)被试电机用辅助电动机驱动到所需要的转速。
在进行超速试验时,建议用远距离测速仪或放置在试验平板上的振动式周率表测量转速。
(十一)电枢绕组匝间绝缘介电强度试验
35.电枢绕组匝间绝缘介电强度试验应按GB 755-65或该类型电机技术条件的规定进行。
在型式试验中,电枢绕组匝间绝缘介电强度试验应在电机温度接近正常工作温度时进行,在检查试验中,应在额定负载试验后进行。
试验时,发电机可以用增加励磁电流及提高转速的方法来提高电压,但转速的数值应不超过115%额定转速,电动机在提高外施电压时允许同时提高其转速,但转速的数值应不超过115%额定转速或最高允许转速。
对变速电动机,电枢绕组匝间绝缘介电强度试验应在最高额定转速下进行。
(十二)绕组对机壳及绕组相互间绝缘介电强度试验
36.绕组对机壳及绕组相互间绝缘介电强度试验应按GB 655-65的规定进行。
试验电压的电源由试验变压器供给,变压器的容量,对每1千伏试验电压应不上于1千伏安。
试验电压的数值应在试验变压器高压侧用静电电压表或通过电压互感器进行测量。
试验时,应由不超过试验电压全值的1/3开始,然后逐步地均匀增加,直到试验电压全值为止。试验电压自1/3值上升到全值的时间应不少于10秒,全值试验电压应维持1分钟,然后迅速地降到全值的1/3以下,再断开电源。
附录一间接法(空载短路法)温升试验
将被试电机在额定转速下,分别做额定电流时的短路温升、额定电压时的空载温升及不加励磁情况下的空转温升试验,在试验过程中应同壳、并激绕组、串激绕组、换向极绕组、补偿绕组、轴承、进出风和冷却介质的温度,至少每半小时一次,直到电机各部分温升达到实际稳定为止。
切断电源后的要求同本标准第20条。
电机各部分在额定负载时的温升θ(℃)可用下式求得:
式中:θd--额定电流时的短路温升(℃);
θ0--额定电压时的空载温升(℃);
θr--不加励磁情况下的空转温升(℃)。
附录二
直流电机订货技术要求
直流电机技术参数 1.概述 1.1 环境条件 环境温度：－4.3℃～40℃ 相对湿度：＋40℃时不超过50%，＋20℃时不超过90% 海拔高度：小于1000m 污秽等级：4级 2 供货范围、电机技术参数及技术要求 1）直流电动机Z710-2B 1400KW 电枢电压：700V 励磁电压：310V 转速：650-1300r/min 他励 IP54 工作制：S1 SKF轴承 H级绝缘带空.水冷却器，带编码器。 2.1电机的励磁方式为他励，励磁电压310VDC，强励时不超过500V。 2.2 电机的安装结构形式均为1M1001，即卧式底脚安装单轴伸。 2.3测速编码器安装在非传动端，编码器型号为RHI90N-0HAK1R61N-1024。 2.4电机励磁绕组预埋PT100热电阻2只，电机换向和补偿绕组预埋PT100热电阻各2只，两端轴承预埋PT100热电阻各１只。电机制造厂家提供接线盒，并在接线盒内标出各自端子号，要求到货实物与设计图纸一致。 2.5 电机需安装PTC恒温空间加热器，恒温温度为60℃，电源电压为220VAC。电机制造厂家提供接线盒。 2.6电机工作方式：S1；电机绝缘等级：H级；电机防护等级：IP54。 2.7电机按照JB/T 9577-1999《Z系列中型直流电动机技术条件》中第二类（金属轧机用直流电动机，即Z系列B类电机）的要求考核。 2.8电机过载能力：(Z500-2B) 在过载115%时，长期运行； 在额定基速2In, 1min； 在最高转速1.6In, 15s。
2.9火花等级要求：基速下额定负荷1级，从基速到高速，从空载到额定负载的所有工况下，换向火花不大于411级；过载时的换向火花不大于2 11级（过载115%时火花不大于4 11）。电机能从空载直至短时过载的运行中不产生有害火花，且不在换向器和电刷表面造成永久性的损坏。 2.10电机在所有转速及负载下其电流变化率（di/dt ）允许达到额定电流的200%。2.11电机电磁参数需作加强设计，即电机机械特性要求硬,使电机的静差率≤3%。2.12电机振动限值满足GB10068《电机振动测定方法及限值》 电机噪声限满足GB10069《电机噪声测定方法及限值》 电机试验方法按GB1103《直流电机试验方法》 电机其他技术要求应GB755《旋转电机基本技术要求》 2.13电机轴承自润滑，方便用户日常运行维护。轴承品牌SKF 。 2.14电刷采用上海摩根碳制品有限公司的产品，硅钢片采用武钢或日本产冷轧硅钢板。 2.15电机冷却采用背包式空－水冷却器（ICW37A86）。 空水冷却器随电机成套供货。 空水冷却器进水温度≤33℃，进水水质为普通工业用水，即：净环水。 空水冷却器的风机电机电压380VAC ，并提供接线盒。 从电机传动端看，进出水口位于电机左侧。 空水冷却器上安装风温、风压、冷却水流量开关（TURCK FCS －GL1/2A2P-VRX/24VDC/A ）、漏水检测元件，用于监视风温度、风压、冷却水流量、漏水。乙方提出电源要求，并提供接线盒,并在接线盒内标出各自端子号，要求到货实物与设计图纸一致。 电机需安装 PTC 恒温空间加热器，恒温温度为60℃，电源电压为220VAC 。 2.16引出线方向：从电机传动端看，电机出线均在电机的右侧。 2.17电机运转方向：正常生产时，单方向运转；事故状态下可以反转。
电动机常见故障分析与维修
直流电动机常见故障分析与维修 1.引言 电动机在人们的工农业生产中发挥着巨大的作用，给人们的生活带来了极大的便利。直流电动机虽然结构较复杂，使用与维护较麻烦，价格较贵,但是由于其具有调速性能好，起动转矩大等优点, 本文分析了电动机的结构、工作原理以及在工作中的常见故障，并给出了一些日常维护的方法。 2.直流电动机的原理、结构与拆装 2.1直流电动机的工作原理 当把直流电动机的电刷A、B接到直流电源上时，从图2.1可以看出,电刷A是正电位，Ｂ是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b,在S极范围内的导体ｃｄ中的电流是从ｃ流向d。前面已经说过，载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，因此，ａｂ和cd两导体都要受到电磁力Fde的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断,aｂ边受力的方向是向左,而cｄ边则是向右。由于磁场是均匀的,导体中流过的又是相同的电流,所以，ab边和cｄ边所受电磁力的大小相等。这样,线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时,线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半州之后,虽然aｂ与cｄ的位置调换了，aｂ边转到S极范围内,ｃｄ边转到N极范围内,但是，由于换向片和电刷的作用，转到Ｎ极下的cd边中电流方向也变了，是从d流向ｃ,在S极下的ab边中的电流则是从ｂ流向a。因此，电磁力Fｄc的方向仍然不变,线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见，分别处在Ｎ、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此,线圈两个边的受力方向也不变,这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了,通过齿轮或皮带等机构的传动，便可以带动其它工作机械。 图2．1 从以上的分析可以看到，要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内时(也就是导体经过中性面后),导体中电流的方向也要同时改变。换向器和电刷就是完成这
直流无刷电机反电动势过零检测方法汇总
直流无刷电机反电动势过零检测方法 一般的永磁无刷直流电机是由三相逆变桥来驱动的，根据转子位置的不同，为了产生最大的平均转矩，在一个电角度周期中，具有6个换相状态。在任意一个时间段中，电机三相中都只有两相导通，每相的导通时间间隔为120°电角度。例如，当A相和B相已经持续60°电角度时，C相不导通。这个换相状态将持续60°电角度，而从B相不导通，到C相开始导通的过程，称为换相。换相的时刻取决于转子的位置，也可以通过判断不导通相过零点的时刻来决定。通过判断不导通相反电动势过零点，是最为常用也最为适合的无位置传感器控制方法。 反电动势过零点的检测方法是，通过测量不导通相的端电压，与电机的绕组中点电压进行比较，以得到反电动势的过零点。但对于小电枢电感的永磁无刷直流电机，在许多情况下，绕组中点电压难以获取，并且需要使用电阻分压和进行低通滤波，这样会导致反电动势信号大幅地衰减，与电机的速度不成比例，信噪比太低，另外也会给过零点带来更大的相移。 与上面的方法相比，更为常用的是虚拟中点电压法。假设A相和B相导通，则A和B两相电流大小相等，方向相反，C相电流为零，则根据永磁无刷直流电机数学模型有
根据上述方程，将不导通相的端电压与所计算的虚拟中点电压进行比较，也可以获得反电动势的过零点。这种方法十分简单，实现也比较方便。但是，由于无刷直流电机按一定频率进行PWM斩波控制，其计算出的虚拟中点电压也会随着PWM的高低电平而发生相同频率的在电源和地电平之间的变化。这样，就会带来极大的共模电平和高频噪声，会影响反电动势过零点检测的精确性。同样，和中点比较法一样，这种方法也必须要对绕组端电压进行分压和低通滤波。 这样，在一个PWM周期中，电枢绕组相电流就必然存在断续状态。速度提高时，电枢绕组中会产生峰峰值极大、频率很高的反电动势。由于以上特点，一些普遍采用的BLDC无位置传感器的控制方法均不适合。现有的无位置传感器的控制方法，如端电压检测法和转子位置估计法等，将很难得到良好的控制效果，其理由如下所述： 首先，无刷直流电机要求在电机转速提高的过程中，采用现有的端电压与中点电压比较的方法，要对三相绕组进行分压阻容滤波，计算出不导通相反电动势的过零点，再延后一定时间进行换相。但是，这样得到的反电动势过零点会因为无刷直流电机转速提高而产生过大的相移，导致当检测到反电动势过零点后，真正的换相点已经过去，从而造成换相失误。另外，现有的转子位置估计法，在高速时必须以极高的采样频率对永磁无刷直流电机中多个物理量进行测量，然后运行复杂的算法估计出转子位置，这样即使采用主频较高的控制器，也很难实时得到精确的位置信号。并且，随着电机转速的提高，位置估计算法难以及时地计算出当前电机转子的位置情况，对于转速范围较大的情况，无位置传感器的检测难以实现。 其次，现有的无刷直流电机无位置传感器的控制方法一般只适用于绕组相电流不存在断续状态的情况。而当永磁无刷直流电机电枢电感较小时，在一个PWM 周期中，则可能出现绕组相电流断续状态。当相电流从续流状态向断流状态突变时，由于三相逆变桥中功率管的寄生电容和电枢绕组中的电感和电阻相互作用，端电压会存在二阶阻尼振荡过程。在振荡过程中，将检测到的电枢绕组端电压应用于无位置传感器的换相中，会得到不正确的结果。 因此，使用现有的无位置传感器的控制方法，应用于小电枢电感的磁悬浮飞轮用无刷直流电机上，都无法得到良好的控制效果。
直流电机参数
一、概述 1.Z2系列小型直流电机为中华人民共和国机械工业部JB1104-68部颁标准所规定的标准系列小型直流电机。 2.Z2系列小型直流电机共分11个机座号，每个机座号有两种铁心长度，制造有直流电动机、直流发电机、直流调压发电机三种，适用于一般正常的工作环境。电动机作一般传动用，发电机作为一般直流电源用，调压发电机作蓄电池组充电用。 3.励磁方式：电动机为带有少量稳定绕组的并激或他激励磁。 发电机为复激或他激励磁（额定电压为230伏的发电机），调压发电机为并激励磁（不带串激绕组）。 电机的他激励磁电压制成有110伏或220伏二种。 电动机额定电压110伏的仅有他励电压110伏一种。 4.Z2系列电机根据使用要求可制成湿热地区使用的具有防潮、防霉、防盐雾性能的湿热带型（T H）直流电机。 5.型号含义：Z表示“直”流，2表示第二次全国定型设计，横线后数字表示机座号与铁心长短，例如Z2-11前一个1代表1号机座，后一个1代表短铁心，而Z2-112中11代表11号机座，2代表长铁心。 二、结构型式 1.直流发电机或直流调压发电机仅制造卧式，机座带底脚的一种。 2.直流电动机可制成下表所示的结构型式。 三、Z2系列电动机 1.电动机可用三角皮带、正齿轮或弹性联轴器进行传动，不使电机轴承受轴向推力。 2.电动机可在正转或逆转情况下正常工作。 四、Z2系列发电机及调压发电机 1.Z2系列发电机及调压发电机的旋转方向自换向器端看去为顺时针方向，根据使用要求亦可制成逆时针方向旋转的发电机或调压发电机。 2.Z2系列发电机及调压发电机根据订货要求可制成与Y系列三相异步电动机配套成的发电机组成套供应。 3.调压发电机的额定功率为平均电压（对110/160伏的为135伏，对220/320伏的为270伏）时的功率，当电压高于平均电压时其输出功率不大于额定功率，当电压低于平均电压时其输出电流不大于额定电流。 五、订货须知 订货时须注明电机的型号及具体规格（包括励磁方式、旋转方向、出线盒位置、是否双轴伸、结构型式等），例如Z2-62 13千瓦220伏1500转/分他激电动机，他励电压220伏，卧式机座带底脚，端盖有凸缘。 配套的异步电动机、变阻器等附件，电刷、刷握等备件的供应，或有特殊要求（如供湿热带地区使用）和须外文说明文件者应在订货合同中注明。
单片机直流电机控制实训报告
单片机直流电机控制实训报告
基于AT89C51单片机的直流电动机控制器设计 实训报告 专业：弹药工程与爆炸技术 班级：弹药二班 学生姓名：杨宁 指导教师：佟慧艳 能源与水利学院
1 实训目的 通过单片机实训使学生能够掌握利用Keil软件编写单片机程序，学会设计完整的单片机应用系统；依托Protues仿真平台进行单片机电子应用系统设计与仿真，使学生掌握单片机应用系统的设计技能；培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力以及实际动手能力和查阅资料能力。
2 实训任务及要求 2.1 任务描述 一单片机为控制核心设计一款直流电机电机控制系统，可以实现直流电机的加速、正转、反转等控制方式。 2.2 任务要求 1)用AT89C51单片机实现上述任务要求； 2)在Keil IDE中完成应用程序设计与编译； 3)在Proteus环境中完成电路设计、调试与仿真。
3 系统硬件组成与工作原理 3.1单片机的控制器与最小系统 单片机的最小系统是指有单片机和一些基本的外围电路所组成的一个可以使单片机工作的系统，一般来说，它包括单片机、晶振电路和复位电路（如图一）。 图1 最小系统设计截图 （一）控制器部分分析 AT89C51（如图2）是一种带4K字节FLASH存 储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微 处理器，俗称单片机。 AT89C51提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪 速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两 个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构， 一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支 持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及 中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，
直流电机测试方法和常见不良问题的分析
测试方法和常见不良问题的分析 一、测试方法 1.电机空载转速及电流的测试 1）定义：在额定电压下（指要求的加到电机端子上的电 压, 并不是指电源电压），无负载时的电机每分钟转动的圈 数 （空载转速）及此时流过端子的电流 2）测试方法：使用测速计、胶轮、直流电源，如下连接, 直流电源 电机测速计 参考测试 方法：使 用电机综 合测试仪测试（但誨定范围及电机的冲片槽数，测试 数据不准） 2.负载转速及电流的测试 1）定义：在额定电压下（指要求的加到电机端子上的电 压, 并不是指电源电压），额定负载时的电机每分钟转动的 圈数（负载转速）及此时流过端子的电流（负载电 流） 2）测试方法：见上图，一般选择胶轮的直径为20mm,如 果负载为M gem,则所挂舷码的重量则为M g,同时胶 轮上的圈数取决于绳子A处必须松动才行（即祛码的重 量必须全部加到轮子上才行） 3.堵转力矩和堵转电流的测试
1）； “ 定义：使电机正好停止转动时的负载力矩Ts即为堵转力
矩，此时的电流即为堵转电流Is 3)一般采用两点法进行测试，选择两个负载T1及T2,测 试此负载下的nl> n2及II、12,使用下而的公式计算堵 转力矩和堵转电流： Ts=(n2Tl-nlT2)/(n2-nl) I S=(I2T1-I2T2)/(T1-T2)+(I1-I2)/(T1-T2)*T S 注意点：T1最好在最大效率点附近，而T2最好在最大 功率点附近 参考测试方法：可以采用测功计测试(不精确)或者使 用扭力计测试(较准) 4.窜动量的测试 1)定义：转子在电机中沿轴向可以松动的最大的间隙量 2)测试方法：使用百分表，电机轴前后最大窜动的位置在 百分表上显示的位置分别是A和B，则电机窜动量为B-A 电机 5.电流波形 1)定义：电机在额定电压下旋转时，流过电机两端子间的电 流的变化的波形，可以用示波器进行显示 2)测试方法：如图连接，示波器上显示的波形即为电机的电 流波形，电容一般为qf的电解电容，如果槽数为n 个，则 电机转动一周的完整的波形数为2n个
直流电机参数
一、概述 系列小型直流电机为中华人民共和国机械工业部JB1104-68部颁标准所规定的标准系列小型直流电机。 系列小型直流电机共分11个机座号，每个机座号有两种铁心长度，制造有直流电动机、直流发电机、直流调压发电机三种，适用于一般正常的工作环境。电动机作一般传动用，发电机作为一般直流电源用，调压发电机作蓄电池组充电用。 3.励磁方式：电动机为带有少量稳定绕组的并激或他激励磁。 发电机为复激或他激励磁（额定电压为230伏的发电机），调压发电机为并激励磁（不带串激绕组）。 电机的他激励磁电压制成有110伏或220伏二种。 电动机额定电压110伏的仅有他励电压110伏一种。 系列电机根据使用要求可制成湿热地区使用的具有防潮、防霉、防盐雾性能的湿热带型（TH）直流电机。 5.型号含义：Z表示“直”流，2表示第二次全国定型设计，横线后数字表示机座号与铁心长短，例如Z2-11前一个1代表1号机座，后一个1代表短铁心，而Z2-112中11代表11号机座，2代表长铁心。 二、结构型式 1.直流发电机或直流调压发电机仅制造卧式，机座带底脚的一种。 2.直流电动机可制成下表所示的结构型式。 三、Z2系列电动机
1.电动机可用三角皮带、正齿轮或弹性联轴器进行传动，不使电机轴承受轴向推力。 2.电动机可在正转或逆转情况下正常工作。 四、Z2系列发电机及调压发电机 系列发电机及调压发电机的旋转方向自换向器端看去为顺时针方向，根据使用要求亦可制成逆时针方向旋转的发电机或调压发电机。 系列发电机及调压发电机根据订货要求可制成与Y系列三相异步电动机配套成的发电机组成套供应。 3.调压发电机的额定功率为平均电压（对110/160伏的为135伏，对220/320伏的为270伏）时的功率，当电压高于平均电压时其输出功率不大于额定功率，当电压低于平均电压时其输出电流不大于额定电流。 五、订货须知 订货时须注明电机的型号及具体规格（包括励磁方式、旋转方向、出线盒位置、是否双轴伸、结构型式等），例如Z2-62 13千瓦220伏1500转/分他激电动机，他励电压220伏，卧式机座带底脚，端盖有凸缘。 配套的异步电动机、变阻器等附件，电刷、刷握等备件的供应，或有特殊要求（如供湿热带地区使用）和须外文说明文件者应在订货合同中注明。
基于单片机的直流电机控制设计性实验报告
设计题目:直流电机控制电路设计 一设计目得 1掌握单片机用PWＭ实现直流电机调整得基本方法,掌握直流电机得驱动原理。 2学习模拟控制直流电机正转、反转、加速、减速得实现方法. 二设计要求 用已学得知识配合5１单片机设计一个可以正转、反转或变速运动得直流电机控制电路，并用示波器观察其模拟变化状况。 三设计思路及原理 利用单片机对PWM信号得软件实现方法.MCS一５１系列典型产品8051具有两个定时计数器。因为PWＭ信号软件实现得核心就是单片机内部得定时器，所以通过控制定时计数器初值，从而可以实现从８051得任意输出口输出不同占空比得脉冲波形。从而实现对直流电动机得转速控制。 .AT８9Ｃ5１得P1、0—P1、2控制直流电机得快、慢、转向,低电平有效.P3、0为PＷM波输出,P3、１为转向控制输出，Ｐ3、2为蜂鸣器。PWM控制DC电机转速，晶振为12Ｍ,利用定时器控制产生占空比可变得PＷM波，按K1键,PＷM值增加,则占空比增加,电机转快,按K2键，PＷＭ值减少，则占空比减小，电机转慢，当PWM值增加到最大值255或者最小值1时,蜂鸣器将报警 四实验器材 DＶCＣ试验箱导线若电源等器件
PROＴＵＥS仿真软件KRＩＬ软件 五实验流程与程序 #incｌuｄe 〈 reg51、h > sbiｔK1 =P１^０；增加键 ｓbit Ｋ2 =P１^１ ; 减少键 sbit K３ =P1^２；转向选择键 sbit PWＭＵOT =P3^０； PWM波输出?? ｓbｉｔｔurn_around =P3^1 ;?转向控制输出 sbiｔ BＥEP =P3^2 ；蜂鸣器 unｓiｇned iｎｔ PWＭ； void Ｂeep（void）; ｖｏiｄ deｌay（ｕnｓiｇned int n）; void main(ｖｏid) ｛ TＭOＤ=0ｘ1１；//设置T0、Ｔ1为方式1，(1６位定时器) TH0＝0 ; 65536us延时常数{ｔ=(6５536—TH)/fose／12} ?ＴL0=０； TＨ１=PＷＭ; //脉宽调节,高８位 ? TＬ１=0； ＥA=１;? //开总中断 ＥＴ0＝１; //开Ｔ0中断? ET1=１；??//开T1中断
直流电机效率测试和计算技巧
直流电机效率测试和计算方法 效率测试是所有电传动部件及系统重要检验项目，GB 755 旋转电机定额及性能标准中对各类电机设备效率检测方法进行了详细的介绍。旋转电机效率测试主要有直接测试法及损耗分析法，效率的直接测试方法是通过对直流电机输入输出功率的直接测试而求得效率的方式，下面本文对直流电机效率的直接测试相关试验方法及计算进行详细介绍。 一、直流电机输入功率和输出功率的测量 直接测定效率时，电动机的输入功率用电工仪表测量，输出功率的机械功率用测功机、转矩测量仪测量；发电机的输出功率用电工仪表测量，输入功率用测功机、转矩测量仪测量。 输入功率用电压乘电流来计算，试验电源为整流电源时要求采用真实读书瓦特表或指示电压、电流瞬时值乘积平均值的其他测量装置直接测取电枢回路输入功率，也可分别测量直流功率分量和交流功率分量然后求和。 测功机的功率，在与被试电机同样的转速下应不超过被试电机额定功率的三倍；转矩测量仪的标称转矩，应不超过被试电机额定转矩的三倍。测功机与被试电机之间应用弹性联轴器连接，连接应保证良好、同心。
二、直流电机效率直接测试方法 直流电机效率直接测试试验时，被试电机应在额定功率或额定转矩、额定电压及额定转速下运行至热稳定，读取输入或输出的电压、电流、功率、转速及转矩，并保存周围冷却空气温度，然后立即测定串励、并(他)励及电枢绕组的电阻，并将冷却空气温度换算至25℃。 三、直流电机效率直接测试相关计算 被试电动机的输出机械功率P2按照下式1计算： (1) 式中： TM——被试电动机输出转矩，N.m； nM——被试电动机转速，r/min。 被试电动机的效率ηM按照下式2计算： (2) 式中： P1——被试电动机输入功率，W。 被试发电机的输入机械功率P1(W)按下式3计算： (3) 式中： TG——被试发电机输入转矩，N.m；
直流电机参数术语一览(精)
1、 Assigned power rating 。标称功率。或额定功率。只该电机系统设计设计 时的理想功率也是在推荐工作情况下的最大功率。 POWER RATING 为功率。 2、Nominal voltage 。额定电压 (或工作电压,推荐电压。由于一般电机可以工作在不同电压下, 但电压直接和转速有关, 其他参数也相应变化, 所以该电压只是一种建议电压。其他参数也是在这种推荐的电压下给出的。 NOMINAL 名义上的。 3、 No load speed。空转速,或空载转速。单位是 RPM 。 revolutions per minute 此处的 R 不是 RATE 速度的意思,是 REVOLUTION 旋转的意思。空载转速由于没有反向力矩,所以输出功率和堵转情况不一样,该参数只是提供一个电机在规定电压下最大转速的作用。一般外面给出的 6000转啊, 12000转啊,多指这个参数。 4、 Stall torque 堵转转矩。这个是很多要带负载的电机的重要参数。即在电机受反向外力使其停止转动时的力矩。如果电机堵转现象经常出现, 则会损坏电机,或烧坏驱动芯片。所以大家选电机时,这是除转速外要考虑的参数。堵转时间一长,电机温度上升的很快,这个值也会下降的很厉害。 5、 Speed / torque gradient 速度 /转矩斜率。这个参数在一般的电机介绍中很 少出现。如果将转速为 Y 轴,力矩为 X 轴,一般,电机先是有一个和 X 轴平行的线,随后有点像 E 的负指数形式那样下降。即转速和力矩的乘积,随力矩的上升而下降。电机制造商都推荐电机在那条和 X 轴平行的线范围内工作。在这个范围内,电机的电流不至于导致电机过热和烧机。 6、 No load current。空载电流 (或空转电流。前面说过,电流和转矩密切相关。空载电流肯定存在, 其和电压的乘积形成的能量, 主要分为势能和热能消耗。热能就是电机线圈的发热,越好的电机,在空载时,该值越小,而势能指克服摩擦力, 和转子自身惯性的能量还有转子自身的转动势能。而一般转速一定时, 转子的惯性能量增加几乎没有, 而这个势能主要还是克服摩擦力的问题, 而最终以热能形式耗散, 所以空载电流越小, 电机的性能越好, 特别是加上减速箱的电机,空载电流越小,说明减速箱做的越好,当然,减速比越大,同样的设计方式下,阻力越大。
直流电机PLC控制实验
实验四直流电机PLC控制实验一、实验目的 1．掌握PLC的基本工作原理 2．掌握PID控制原理 3．掌握PLC控制直流电机方法 4．掌握直流电机的调速方法 二、实验器材 1．计算机控制技术实验装置一台 2．CP1H编程电缆一条 3．PC机一台 三、实验内容 根据输入，实现PLC对直流电机的调速PID控制。1、输入功能 （1）功能操作，按钮1 1．1、按钮1按下一次，显示SV(设定点值)。 1．2、按钮1按下两次，显示速度设定值。 1．3、按钮1按下三次，设定P值，显示。 1．4、按钮1按下四次，显示P值。 1．5、按钮1按下五次，设定I值，显示。 1．6、按钮1按下六次，显示I值。 1．7、按钮1按下七次，设定D值，显示。 1．8、按钮1按下八次，显示D值。
1．9、按钮1按下九次，显示At（PID 自调整增益） 1．10、按钮1按下十次，自整定显示 1．11、按钮1按下十一次，复位 （2）增加按钮2，数值增加 （3）减小按钮3，数值减小 （4）确定按钮4，操作确定 2、PWM脉冲输出，接输出101.00。 3、直流电机测速，光耦，接高速脉冲输入。 4、LED显示，根据按钮输入，显示设定值/测量值/加减量。 四、实验原理 1．直流无刷电机PWM调速原理 PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压。 PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压，所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节。在使用PWM控制的直流无刷电动机中，PWM控制有两种方式：(1)使用PWM信号，控制三极管的导通时间，导通的时间越长，那么
直流电机常见故障的处理
直流电机常见故障的处理： 直流电机由于其启动转矩大，调速平稳，控制简单等优点，在生产生活中广泛应用。其按励磁方式可分为他励、并励、串励和并励。串励电动机在使用时，应注意不允许空载起动，不允许用带轮或链条传动；并励或他励电动机在使用时，应注意励磁回路绝对不允许开路，否则都可能因电动机转速过高而导致严重后果的发生。我们也知道在一定的条件下直流电动机和直流发电机可以相互转换的。下面我们主要说一下电机的一些常见故障。
电枢绕组接地故障 这是直流电动机绕组最常见的故障。电枢绕组接地故障一般常发生在槽口处和槽内底部，对其的判定可采用绝缘电阻表法或校验灯法，用绝缘电阻表测量电枢绕组对机座的绝缘电阻时，如阻值为零则说明电枢绕组接地；或者用图所示的毫伏表法进行判定，将36V低压电源通过额定电压为36V的低压照明灯后，连接到换向器片上及转轴一端，若灯泡发亮，则说明电枢绕组存在接地故障。具体到是哪个糟的绕组元件接地，则可用图所示的毫伏表法进行判定。将6～12V低压直流电源的两端分别接到相隔K／2或K／4的两换向片上（K 为换向片数），然后用毫伏表的一支表笔触及电动机轴，另一支表笔触在换向片上，依次测量每个换向片与电动机轴之间的电压值。若被测换向片与电动机轴之间有一定电压数值（即毫伏表有读数），则说明该换向片所连接的绕组元件未接地；相反，若读数为零，则说明该换向片所连接的绕组元件接地。最后，还要判明究竟是绕组元件接地还是与之相连接的换向片接地，还应将该绕组元件的端都从换向片上取下来，再分别测试加以确定。 电枢绕组接地点找出来后，可以根据绕组元件接地的部位，采取适当的修理方法。若接地点在元件引出线与换向片连接的部位，或者在电枢铁心槽的外部槽口处，则只需在接地部位的导线与铁心之间重新进行绝缘处理就可以了。若接地点在铁心槽内，一般需要更换电枢绕组。如果只有一个绕组元件在铁心槽内发生接地，而且电动机又急需使用时，可采用应急处理方法，即将该元件所连接的两换向片之间用短接线将该接地元件短接，此时电动机仍可继续使用，但是电流及火花将会有所加大。 电枢绕组短路故障 若电枢绕组严重短路，会将电动机烧坏。若只有个别线圈发生短路时，电动机仍能运转，只是使换向器表面火花变大，电枢绕组发热严重，若不及时发现并加以排除，则最终也将导致电动机烧毁。因此，当电枢绕组出现短路故障时，就必须及时予以排除。 电枢绕组短路故障主要发生在同槽绕组元件的匝间短路及上下层绕组元件之间的短路，查找短路的常用方法有： ①短路测试器法与前面查找三相异步电动机定子绕组匝问短路的方法一样，将短路测试器接通交流电源后，置于电枢铁心的某一槽上，将断锯条在其他各槽口上面平行移动，当出现较大幅度的振动时，则该槽内的绕组元件存在短路故障。 ②毫伏表法如图所示，将6.3V交流电压（用直流电压也可以）加在相隔K/2或K／4两换向片上，用毫伏表的两支表笔依次接触到换向器的相邻两换向片上，检测换向器的片间电压。在检测过程中，若发现毫伏表的读数突然变小，例如，图中4与5两换向片间的测试
直流电机参数知识分享
直流电机参数
一、概述 1.Z2系列小型直流电机为中华人民共和国机械工业部JB1104-68部颁标准所规定的标准系列小型直流电机。 2.Z2系列小型直流电机共分11个机座号，每个机座号有两种铁心长度，制造有直流电动机、直流发电机、直流调压发电机三种，适用于一般正常的工作环境。电动机作一般传动用，发电机作为一般直流电源用，调压发电机作蓄电池组充电用。 3.励磁方式：电动机为带有少量稳定绕组的并激或他激励磁。 发电机为复激或他激励磁（额定电压为230伏的发电机），调压发电机为并激励磁（不带串激绕组）。 电机的他激励磁电压制成有110伏或220伏二种。 电动机额定电压110伏的仅有他励电压110伏一种。 4.Z2系列电机根据使用要求可制成湿热地区使用的具有防潮、防霉、防盐雾性能的湿热带型（TH）直流电机。 5.型号含义：Z表示“直”流，2表示第二次全国定型设计，横线后数字表示机座号与铁心长短，例如Z2-11前一个1代表1号机座，后一个1代表短铁心，而Z2-112中11代表11号机座，2代表长铁心。 二、结构型式 1.直流发电机或直流调压发电机仅制造卧式，机座带底脚的一种。 2.直流电动机可制成下表所示的结构型式。 三、Z2系列电动机 1.电动机可用三角皮带、正齿轮或弹性联轴器进行传动，不使电机轴承受轴向推力。 2.电动机可在正转或逆转情况下正常工作。 四、Z2系列发电机及调压发电机 1.Z2系列发电机及调压发电机的旋转方向自换向器端看去为顺时针方向，根据使用要求亦可制成逆时针方向旋转的发电机或调压发电机。 2.Z2系列发电机及调压发电机根据订货要求可制成与Y系列三相异步电动机配套成的发电机组成套供应。 3.调压发电机的额定功率为平均电压（对110/160伏的为135伏，对220/320伏的为270伏）时的功率，当电压高于平均电压时其输出功率不大于额定功率，当电压低于平均电压时其输出电流不大于额定电流。 五、订货须知 订货时须注明电机的型号及具体规格（包括励磁方式、旋转方向、出线盒位置、是否双轴伸、结构型式等），例如Z2-62 13千瓦220伏1500转/分他激电动机，他励电压220伏，卧式机座带底脚，端盖有凸缘。 配套的异步电动机、变阻器等附件，电刷、刷握等备件的供应，或有特殊要求（如供湿热带地
直流电机温度测量方法
正常运行时会发热，使直流电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果直流电动机负载过大，使用环境温度过高， 通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许限度，导致绕组过热烧毁，因此直流电动机温度的高低是反映直流电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。判断直流电动机是否过热，可以用以下方法： （1）凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明直流电动机温度正常；如果手放上去烫得马上缩回来，说明直流电动机已经过热。 （2）在直流电动机外壳上滴2-3滴水，如果只冒热气没有声音，则说明直流电动机没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"咝咝"声，说明直流电动机已经过热。 （3）判别直流电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。 发现直流电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。 3.3.2 监视直流电动机的电流 一般容量较大的直流电动机应装设电流表，随时对其电流进行监视。若电流大小或三相电流不平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的直流电动机一般不装电流表，但也经常用钳形表测量。 3.3.3 监视直流电动机的电压 直流电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进行监视。直流电动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。 3.3.4 注意直流电动机的振动、响声和气味 直流电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。若发生剧烈振动，噪音和焦臭气味，应停车进行检查修理。 3.3.5 注意传动装置的检查 直流电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过松的现象等，如果有，应停车上紧或进行调整。 3.3.6 注意轴承的工作情况 直流电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检查润滑情况是否良好和有无磨损。 3.3.7 注意交流直流电动机的滑环或直流直流电动机的换向器火花 直流电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于某一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加以纠正
直流电机转速控制的matlab实验
2012/2013学年第一学期《精密测控与系统》期末大型作业 日期：2012 年11 月 题目与要求： 直流电机转速控制问题，直流电动机物理模型如下图所示。
电动机产生的转矩与电枢电流成正比，即：t t T K i =，电枢绕组的反电动势与转速成正比，即：e d e K dt θ=，牛顿第二定律：2 2d T J dt θ=，其中J 为电机轴上的转动惯 量。 已知：转动惯量：2 2 0.01kg.m /s J =，机械系统摩擦系数：0.1N.m.s b =，电动机力矩 系数：0.01N.m/A e t K K ==，电阻：1R =Ω ，电感：0.5H L =。假设电机转动系统刚 性，输入量为直流电压V ，输出量为电机转速θ 。 问题1：建立该系统的时域数学模型。 问题2：给出该系统的传递函数，用Matlab 计算该系统的阶跃响应曲线，给出阶 跃响应的特征参数。 问题3：建立该系统的状态空间表达式，用Matlab 计算该系统的阶跃响应曲线。 问题4：加入速度反馈及PID 控制器环节，使系统性能达到: （a ） 建立时间<2s; （b ） 超调量<5%; （c ） 稳态误差<1%. 问题5：采用下图所示的模糊控制系统 系统中的模糊控制器是一个双输入单输出型的控制器，输入变量为转速的误差e 和转速误差的变化率Δe ，输出为直流电压的增量ΔV 。请选用合适的隶属度函数，建立该系统的模糊控制规则库，对电机的转速进行控制使期望转速为1000r/min ，建立时间<2s;超调量<5%;稳态误差e<±1.0%。 问题6：通过这个大型作业，谈谈你对本课程的学习心得和体会，以及对本课程授课方式的建议和改进。 一、建立该系统的时域数学模型
直流电机常见故障及排除方法(正式)
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 直流电机常见故障及排除 方法(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-9217-56 直流电机常见故障及排除方法(正 式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1、前言 直流电机的故障多种多样，产生的原因较为复杂，并且相互影响，电机运行中由于制造、安装、使用、维护不当，都可引起故障。 2、直流发电机常风故障及排除方法 2.1并励直流发电机建立电压的条件 （1）条件：A、主磁极必须有剩磁；B、并励绕组并联到电机绕组上时，接线极性必须正确；C、励磁回路中总电阻值必须小于临界电阻。 （2）排除并励直流电机不能建立稳定电压的故障方法 A、新安装的原因是电机控制柜内接线松脱或电机碳刷接触不良所致。认真检查，调整碳刷压力即可。
对于长期使用后的由于主磁极剩磁消失或严重减少，可先将并励绕组与电柜绕组联接线断开，用直流电源加于并励绕组使其磁化，如发电机仍不能发电，可改变极性重新磁化。 B、在发电机旋转方向正确的情况下，有时由于电机外部或内部并激绕组与电柜绕组联接不正确导致励磁磁通与主磁极的剩磁磁通极性相反，使剩磁进一步减小不能自励，这时只要调换一下励磁绕组接线的极性就可以了。 C、为调整输出电压，励磁回路通常串联附加电阻，有时电阻断线、接头松脱使励磁回路总电阻大于发电机临界电阻，不能建立电压可将电阻值调小或短接一下，待发电机建立电压后，再调节电阻，使电压达到额定值。 2.2空载电压正常，加载后显著下降 （1）串励绕组的极性接反，检查接线可将串励绕组的2个接头互换位置试验，观察电压，若回升………..
直流电机试验方法
直流电机试验方法 GB1311-77 一、适用范围 1.本标准适用于一般用途的直流电机。对有特殊要求的直流电机,凡有本标准未规定的试验方法,应在该类型电机技术条件中作补充规定。 2.形式试验或检查试验应当进行的基础上按GB 755-65《电机基本技术要求》及该类型电机技术条件的规定。 二、试验前的准备 3.测量仪器的选择 (1)试验时应当采用不低于0.5级精度的电气测量仪器(兆欧表除外),其他测量仪器应相当于1级精度。 (2)仪器的选择尽可能使所测数值在20～95%仪器测量范围以内。 4.测量电枢回路电压时,电压表应直接接在绕组出线端上。 5.一般检查 试验前应检查电机的装配质量和轴承运行情况。在不影响电气性能试验质量后,方可进行本标准中的各项试验。 6.中性线的测定 中性线可按下列方法之一测定: (1)感应法 a.电枢静止,励磁他激,将毫伏表接在相邻的两组电刷上,并交替地接通和断开电机的励磁电流(图1)。逐步移动电刷架的位置,在每一个不同位置上测量电枢绕组的感应电势。当感应电势最接近零时,电刷所在的位置即可认为是中性线。
毫伏表的计数建议以厉磁电流断开时的读数为准。 图1 国家标准计量局发布 1977年12月1日实施 中华人民共和国第一机械工业部提出上海电器科学家研究所等起草 b.电枢静止,励磁他激,将毫伏表引线沿换向器圆周移动,交替地接通和断开电机的励磁电流。当每极换向片数是整数或不是整数时,均应在相互间距离等于或最接近于一极距的两片换向片上测量感应电势。 正负感应电势各量取几点读数,然后如图2所示的作图法求出中性线。 换向片数 图2 (2)正反转发电机法
直流电机参数[新版]
直流电机参数[新版] 直流电机参数 直流电动机作为机电执行元部件，内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动，同时与第二个电路交链，其中一个电路是用以产生磁通的，称为激磁电路，另外一个是用来传递功率，称为功率回路或者电枢回路。现行的直流电动机都是旋转电枢式，也就是说激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子，带换向单元的电枢绕组和电枢铁芯结合构成直流电动机的转子。 ,(转矩:电动机得以旋转的力矩，单位为 kg .m 或N. m; ,(转矩系数:电动机所产生转矩的比例系数，一般表示每安培电枢电流所能产生的转矩大小; ,(摩擦转矩:电刷、轴承、换向单元等因摩擦而引起的转矩损失; ,(启动转矩:电动机启动时所产生的旋转力矩; ,(转速:电动机旋转的速度，工程单位为 r/min，即转每分，在国际单位制中为 rad/s，即弧每秒; ,(电枢电阻:电枢内部的电阻，在有刷电动机里一般包括电刷与换向器之间的接触电阻，由于电阻中流过电流时会发热，因此总希望电枢电阻尽量小些; ,(电枢电感:因为电枢绕组是由金属线圈构成，必然存在电感，从改善电动机运行性能的角度来说，电枢电感越小越好。 ,(电气时间常数:电枢电流从零开始达到稳定值的63.2%时所经历的时间。测定电气时间常数时，电动机应处于堵转状态并施加阶跃性质的驱动电压。电气时间常数工程上常常利用电枢绕组的电阻,,和电感,,求出: ,,,,,/,, ,(机械时间常数:电动机从启动到转速达到空载转速的63.2%时所经历的时间。测定机械时间常数时，电动机应处于空载运行状态并施加阶跃性质的阶跃电压。机械时间常数工程上常常利用电动机转子的转动惯量,和电枢电阻,,以及电动机反电动势系数,,、转矩系数,,求出:
直流电机控制实验指导书
实验一直流电机速度控制与PID参数校正 一、实验目的 1、掌握调整直流伺服驱动器PID参数的方法 2、理解不同转动惯量对系统性能指标的影响 二、实验要求 通过simulink对电机进行仿真，确定合适的PID参数。随后对直流电机进行电流环、速度环、位置环的PID控制，通过改变系统转动惯量，根据期望性能指标整定直流伺服驱动器的电流环、速度环、位置环PID参数，确保理论曲线与实际曲线尽量拟合。进一步地分析直流电机控制精度的影响因素。 三、实验设备 1、直流伺服系统控制平台，GSMT2012； 2、PC、Easy Motion Studio软件； 四、实验原理 转动惯量是刚体转动时惯量的度量，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。转动惯量在旋转动力学中的质量，所以当系统转动惯量增大后，相同的控制器参数情况下，系统的性能指标一定下降。为保持原有的性能指标，必须重新整定PID参数。 五、实验步骤 1、Easy Motion Studio软件对直流电机进行测试 Easy Motion Studio是针对直流电机控制器进行参数调整的专业软件，它能够实时在线的对电机的参数进行调整，并通过编码器对电机参数进行测试，并通过软件界面观测调试结果，最终成功选择合适的PID参数。首先，对Easy Motion Studio软件进行了解。 点击图标，进入软件界面，选择“Open”，并点击“OK”。如下图所示。
进入软件界面后，在“View”菜单下，选择“Project”即可得到以下界面。 选择在左列的下拉菜单选择“Setup”，并选择“Edit”，在这里对直流电机的参数可以方便地进行调整，并可对调整后的结果进行实时观测。需要注意的是，在这里电机应选择T54。并 选择“Save to User Database”。