直流电机电阻测量

THE TECHNICAL MENSURATION OF ASYNCHRONOUS ELECTROMOTOR

二、直流电动机的技术要求

THE TECHNICAL DEMAND OF DC-ELECTROMOTOR

1．温升性能

拖动提升机用的ZD系列直流电动机的环境温度不超过40 ，电动机各部分的最高允许温升不得超过表(6—7)规定。而滑动铀奉的晕高允许洱寞不超过80~C…滚动轴承的最高允许温度不超过站写，对于采用强迫通风的电动机，需要符合制造厂规定的通风技术要求

2．安全性能

直流电动机的安全性能是指绝缘性能，换向性能，振动容

差等。

1)绝缘性能

直流电动机在热态时绕组绝缘电阻的要求与交流异步电动机一样，但对于四极以上的直流电动机匝间绝缘强度试验的最高电压不应使相邻换向片间的平均电压超过24伏。

2)换向性能

直流电动机产生火花的原因是复杂的，不仅仅由于电磁原因，在很多情况下是由机械和化学等原因所引起的。发生火花是直流机换向性能不良的直接表现，当火花超过一定限度时，会妨碍电机正常运转。但是，也不必要求绝对没有火花，因为电刷下只有微弱的火花时，电机的正常工作不会受什么影响。

根据技术标准的规定，火花等级见表6-8。

直流电动机的换向性能要求当电动机运转在空载至满载的整个过程中，其火花应不大于１．5级。

对于ZD系列通过规定的过载电流时，应不大于２级。

系列电动机，在发热情况下，电动机接近额定转速，额定电压，力对于

Z2

矩过50％肘，历时十分钟，其火花不超过2级，此时电动机应不致损坏或发生有害变形，并无局部过热现象。

3)振动容差

对ZD系列电动机的容许振动值不超过表6-9的规定。

对于Z2系列电动机的振动(两倍振幅值)应不大于表6-10规定。

3．运转性能

电动机的运转性能是指电动机运转中对效率、速度调整率，电流过载倍数等技术参数的要求。

1)、电动机效率容差

如8-8

系列电动机效率容差规定如下:

对于

Z2

用直接法测定效率时，为

，最小为

(1-ρ)

用间接法测定效率时，额定功率在50千瓦及以下者为(1-ρ)。额定功率在50千瓦以上者为(1-ρ)

ρ——电动机效率的保证值。

2)电动机的速度调整率

对于ZD系列电动机的速度调整率，其容差为保证值的±20％，但最少为±2％。

对Z2系列电动机，当负载由空载增加到满载时，其速度调

整率Δn％不超过表6-11规定。

直流电动机技术的测定

THE TECHNICAL MENSURATON OF ASYNCHRONOUS ELECTROMOTOR

三、直流电动机的性能测定

THE MENSURATION OF DC -ELECTROMOTOR PERFORMANCE

1．电枢电阻测定

测量绕组直流电阻时，应同时测量被测绕组的温度，绕组温度与周围冷却介质温度相差不大于±3℃，绕组温度可用膨胀式温度计、电阻温度计或热电偶式温度计进行测量。如绕组温度不能直接测量，则在测量绕组的直流电阻之前，应将电机在空气中静置下列时间：

额定功率在10千瓦以下的电机，不少于5小时，

额定功率在10—100千瓦以下的电机，不少于8小时；

额定功率在100～1000千瓦以下的电机，不少于16小时。

在测量串激绕组、换向极绕组等的直流电阻以前，应先检查绕组连接点接触情况是否良好，因为电枢绕组的电阻一般很小，但连接点较多，如果接触不良，则容易产生误差。

电枢电阻的测定方法有两种，即电桥法，伏安计法(电流表和电压表法)。电枢电阻一般较小，当其小于1欧时常用双臂电桥。但应注意，电桥法测量时，会出现电刷接触处的过渡电阻的影响，使绕组各并联支路内电流分布不均匀，使其测量误差增大，因此一般不主张用电桥法测量电枢电阻。

伏安表法是用电流表和电压表测量电阻，应注意要选取稳定的直流电源作为测量用的电源厂被测绕组应当与可变电阻器、电流表串联，电压表应直接接在被测绕组的出线端上，电压表与被测绕组的连接应有良好的接触，测量时电流表与电压表读数应同时读出。

在测量以前，应注意切断电枢电路与激磁绕组电路的电源。并将激磁绕组短接，以免在接通或切断测量电流时产生感应电动势。除此之外，防止供给电枢试验电流时可能产生转动等现象。

测量时，应先将电压表断开，当线路电流稳定以后才可将电压表接入。在测量完成后，应先断开电压表，而后再断开线路电流。

在测定电枢绕组的直流电阻时，被测绕组中的电流数值不应大于绕组额定电流20％，同时仪表读数应尽快的读出，以免因绕组发热而影响测量的准确性。测量绕组的直流电阻时，每一电阻应在三种不同电流数值下测量三次。而电阻实际数值应取三次测量数值的算术平均值。对同一电阻每次测量数值与其平均值之差不得超过±2％。

为了校验设计值和计算效率及电压调整率而测定电枢绕组直流电阻，为此而将电刷自换向器上提起。测量电阻时，应按照电枢绕组的型式依下法进行。

1）在缺乏绕组数据时(即绕组型式，是否有均压接线及其数目等)或不可能确定这些数据时，该法特别简单，并可应用于所有各种绕组。如图6—32所示。电压表的接线端于接到一对金属的触针上，用它来接触互相间隔一极距，并压在不同极性的电刷下的换向器片上，必须测量电刷下全部换向器片间的电压降，如1—1’，2—2’，3—3’，之间的电压降。

每次测量应在同一电流下进行，在另外各对电刷所盖的换向器片间进行类似的测量，或者每旋转电枢一次测量若干数据。而取其平均值。这样的测定由于电刷接触处过渡电阻和绕组本身以及均压接线的过渡申蛆的影响，增大了测定的误差。为了提高测定的准确度，必须使电动机完全处于冷状态下来测定电枢电阻，此外所有电刷都必须紧密地与换向器磨合，并有同样的过渡电阻。

2)用在绕组数据为已知时测定电枢绕组电阻，必须取下电刷并在不大的电流下进行测量。测量工作采用两对触针，一对用来供给电流，第二对用来测量电压降，其接线图如图6—33所示。对于两极的单迭绕组或任意极数的单波绕组一当每极换向片数是整数时，应在相互间距离等于任一奇数极距的两片换向片

p——极对数。

对于复波绕组，当具有偶数环程时，其换向片的选择和具有偶数环程的复迭绕组相同，即对于双程波绕组，应取直接相邻的两片换向片。对于四程波绕组应取中间相隔一片的两片换向片，其他依次类推。当具有奇数环程时，则应取相互间距离或最接近

于任一奇数极距两片换向片，与单波绕组的情况相同。电枢绕组

的直流电阻R。s可按下式计算：

式中 R——量得的电阻数值(Q)

C——环程数。

对于具有乙种均压线的一次闭路的复迭绕组或复波绕组一应在相互间距离最接近于一极距，都装有均压线且尽可能隶属于不同环程的两片换向片上进行测量。

对于蛙式绕组——在测量绕组直流电阻时，可以看作是一个装有全数均压连接的迭绕组、波绕组元件的作用相当于均压线的作用。

为了校验设计值和计算效率及电压调整率，而将电刷放在换向器上测量电枢绕组的直流电阻时，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。依次在每两组相邻电刷下面的两片换向片上进行测量。电枢绕组直流电阻的实际值应取每次测量数值的平均值。

为了在发热试验中用电阻法确定温升而测量电枢绕组的直流电阻时，应当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，所选择的两片换向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。

在发热试验结束，电动机停转以后，如所选择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。

但对于大型电动机，要在停转以后转动转子是比较困难的因此在测量冷态直流电阻时，应当在换向器上多选择几组不同置的换向片i这样在电机停转后，总有一组换向片的位置是在邻电刷中间，就不需要转动转子。

2。励磁绕组的极性和电阻测定

1)检查磁极极性

为了检查磁极绕组的连接是否正确，首先应核对各个磁极组相接是否正确，即是否能保证主极与换向极极性间隔交替变极性，而后再确定各绕组整体连接是否正确。各极间隔交替变极性可由外观检查，用磁针或特殊的试验线圈来确定。

在外观检查时，可预设一电流方向，用右手螺旋定则来确磁极极性。但此法需在励磁绕组连接情况能明显看出，或清楚道全部励磁绕组的绕向和引出线的布置与连接时，此法很方便对串励绕组比较适用。

第二个方法是给励磁绕组中通以直流电流，将一用细线挂来的磁针，轮流接近每个磁极，根据磁针的指向，就可判断出试磁极的极性。

第三个方法是借助于试验线圈确定极性。试验线圈是用细绝缘导线绕成很多线匝，粘在一小块薄的纸板上，或用其他任方法将其固定后，其两端接入毫伏计。确定极性时，在励磁绕中通以电流，而试验线圈则插入电枢与磁极间的空气隙中，并速抽出。毫伏计指针按绕组中的电流方向而呈一定的偏转方向也是轮流交替变换方向。用此法时应注意试验线圈从—极度移到一极时不应将其反转。它应该以同一面朝向磁极。

2)励磁绕组电阻测定的方法有电桥法与伏安法两种，对于电枢串联的励磁绕组电阻测定，由于电阻值较小，常用双臂电法。对于与电枢并联或他励磁的励磁绕组电阻测定常用伏安法

测试的注意事项及方法与异步电动机单相绕组伏安测定法完一样。

2、直流电动机电感测定

1)直流电动机电枢电感测定

直流电机电枢电感测定是用示波器测定静止电动机的电枢电流曲线的方法。这种测定如图6-34所示。首先给电动机电枢电路加以电压，而后将电枢电路短接，即合上

开关K。电枢电流在电枢短接时的变化规律决定于电压方程式，即

式中 I——电枢电路的电流(A)

R——电枢回路总电阻，包括电枢绕组电阻，电流表与示波器振子电阻(Q)。

对电流波形图I=f(t)的各部分求得数值，根据6-66的数值。

如果在计算时必须采用某一等效电流I

TX

它在励磁电流变化的某一段是恒定的，那么这个等效值根据曲线I=f(t)所限定的面积来决定较为方便，如图6-35所示。上式亦可表示为下列形式假定L：常数，且在I：11至I：12的限度内取积分。则得：

(6—68)

公式6-68右边的积分代表曲线I=f(t),横坐标和两

个分别对应 t

1和t

2

的纵坐标所限定的面积S.由此可知

（6-69）

式中S—I=f(t)曲线与t

1

t

2

所包围的面积；

2)励磁绕细

励磁绕组的电感可以利用电动机的磁化曲线或空载曲线来测定。计算是根据平均曲线来进行的，由磁滞现象引起的电感变化通常不加以考虑。

由于分布在电动机的各磁极上的绕组是串联的，故励磁绕组电感可根据下式确定

式中2p一-- 电机的磁极数;

试验时应保证电动机运转在空载情况下，并将外施电压自

125％额定电压开始，逐步降低到可能达到的最低值。量取9～11

点。每降一电压时应读取相应的转速，电枢电压，电流，励磁电

流，试验完毕后应立即测量电枢回路各部分绕组的直流电阻值。

被试电动机的恒定损耗可依下式计算

式中被测电机的恒定损耗(kW)，

电刷的电气损耗(kW)，

励磁回路损耗(若他励磁时则不计入)(kW)，

空载时电枢回路各部分绕组的铜耗(kW)，

电动机的输入功率(kw)。

空载试验时电动机的输入功率P

1，与励磁损耗ΔP

LC

可以直接读取。

负载时直流电动机的铜损耗ΔP

，为电枢绕组串激绕组，换向极绕组及补偿绕组

t

的基本铜耗，应依照电枢电流及换算至计算工作温度下的各绕组直流电阻计算之。

电刷的电气损耗应按电枢电流及一个固定电压降的乘积计算，该电压降的数值假定为与电枢电流的数值无关，且对所有同一极性的电刷其数值为：

对于碳素及石墨电刷为1伏。

对于金属碳素及金属石墨电刷为0．3伏。

故电机的恒定损耗

(6-81)

直流电动机的杂散损耗AP：几乎与电枢电流平方成正比，而

在最大额定电流时其数值为：

无补偿绕组的电动机——为最大额定电流时轴端输出功率的

1％。

有补偿绕组的电动机——为最大额定电流时轴端输出功率的0．5％。

2)直流电动机效率的确定

直流电动机的效率确定方法完全和异步电动机相同，可按照6-38式进行计算；但直流电动机总损耗为对电动机输出功率较难测定，而根据测量的输入电压与电流

就可定出输入功率，而用空载及负载试验分别测定出各损耗，故直流机效率可确定之。

5．直流电动机特性测定

1)空载特性测定

直流电动机空载特性是指电动机空载时电枢电压对转速的关系(励磁电流为额定值)。空载试验时应使电动机励磁回路施以额定电压使励磁绕组达到额定电流，而给电枢电压为额定值时测取电动机的转速，而后保持电动机在额定励磁电流下变更电枢电压

测取其相应转速，电枢电压，励磁电流和电枢电流。最高电压应注意不超过120％Uc。保证电动机转速不超过120％ne。测定直流电动机空载特性时应在其运转一定时间后再记录仪

表读数，因为这时轴承和励磁绕组的温度才与工作昀相一致。空载特性测定可根据测定的转速、电压、电流值确定电动机的空载损耗。有利于判定电动机的装配、轴承工作是否良好及检查其控制性能。

2)直流电动机的负载特性测定

直流电动机负载试验的目的是校核与检查电动机在额定负载时的电枢电流、励磁电流及转速的数值，检查电动机的换向情况、振动及运转情况。

负载试验时，力矩的数值可以直接由转矩转速测定仪测出或由损耗分析法确定出。通过试验绘出其工作特性曲线，在测取工作特性曲线时可以空载或25％额定负载到125％过载范围内适当地量取数点，但一定要取有额定工作状态的点。

负载试验接线如图6-36所示。试验时应测取电枢电压、电流、电动机的转速，励磁绕组的电压与电流等。(如有转矩转速测定

2)直流电动机效率的确定

直流电动机的效率确定方法完全和异步电动机相同，可按照6-38式进行计算；但直流电动机总损耗为对电动机输出功率较难测定，而根据测量的输入电压与电流

就可定出输入功率，而用空载及负载试验分别测定出各损耗，故直流机效率可确定之。

5．直流电动机特性测定

1)空载特性测定

直流电动机空载特性是指电动机空载时电枢电压对转速的关系(励磁电流为额定值)。空载试验时应使电动机励磁回路施以额定电压使励磁绕组达到额定电流，而给电枢电压为额定值时测取电动机的转速，而后保持电动机在额定励磁电流下变更电枢电压

测取其相应转速，电枢电压，励磁电流和电枢电流。最高电压应注意不超过120％Uc。保证电动机转速不超过120％ne。测定直流电动机空载特性时应在其运转一定时间后再记录仪

表读数，因为这时轴承和励磁绕组的温度才与工作昀相一致。空载特性测定可根据测定的转速、电压、电流值确定电动机的空载损耗。有利于判定电动机的装配、轴承工作是否良好及检查其控制性能。

2)直流电动机的负载特性测定

直流电动机负载试验的目的是校核与检查电动机在额定负载时的电枢电流、励磁电流及转速的数值，检查电动机的换向情况、振动及运转情况。

负载试验时，力矩的数值可以直接由转矩转速测定仪测出或由损耗分析法确定出。通过试验绘出其工作特性曲线，在测取工作特性曲线时可以空载或25％额定负载到125％过载范围内适当地量取数点，但一定要取有额定工作状态的点。

负载试验接线如图6-36所示。试验时应测取电枢电压、电流、电动机的转速，励磁绕组的电压与电流等。(如有转矩转速测定

仪时应同时测取转矩对应值)。同时还应检查电机换向及振动情况。

负载试验时应注意让各部分绕组达到稳定运转温度后再进行。

6．直流电动机无火花换向区的测定

换向是决定直流电动机是否适应于运转的最重要因素。影响电动机换向的因素很多，有时为了查明电动机火花的原因，必须对换向器，电刷进行长期的考察。并对电动机火花进行判断、检查。特别是对无火花换向区域的测定，是保持电动机安全运转的重要措施。

直流电动机的无火花换向区域是指将电动机的负载电流自空载调节到125％额

定值，在每一电枢电流时调节换向极绕组中的电流，确定出换向极绕组中的电流的上限与下限，在此两极限值间，电动机能保持黑暗换向，以这些电流极限为界限的换向区域称为“无火花换向区域‘。无火花换向区域的确定应当在电动机的直接负载下(或电枢电路短路时)，使其温度接近于电动机酌正常工作温度时进行。

7 .轴电流的检查

轴电流的检查只有对容量较大的电动机才需要进行。

(1)由于轴端间的感应电势而产生循环电流——检查时，电动机应在额定电压、额定转速下空载运行·，并应预先断开轴电流的外部回路，检查可用下列方法。

用交流毫伏表(约100毫伏刻度)，测量轴端间的感应电势；测量时建议采用真空管或热电式毫伏表(包括晶体管毫。伏表)。毫伏表引线与轴表面间应有良好的接触。

用低电阻导线将轴的两端连接到一只量程为60安或以上的电流表上，测量通过的轴电流。测量时电流表指针一般偏转很小，在试验时应记录指针偏转角的大小，然后根据测量的刻度确定出电流值。采用量程较大的电流表是为了减小电流表的阻抗。测量

时电流表引线与轴表面间的接触电阻应尽量减少。对于调速电动机，应在额定最低转速及额定最高转速下进行检查。

(2)由于轴磁通产生的局部电流——检查时应将电机调节到额定工作状态，然后用低电阻引线将一只直流毫伏表(约100毫伏刻度)连接到轴承两端的轴表面上，每端各接一根引线进行测量。对每一只轴承都应进行检查。对于调速电动机，可以仅在额定最高转速下进行检查。

8．直流电动机的温度测定

直流电动机温度测量的方法有温度计法，电阻法，附装检温计法。温度计法用以测量不能用电阻法测量的电动机各部分的温度，如轴承，换向器等。电阻法适宜于绕组温度测定，但绕组电阻较低的，如串激绕组，换向极绕组及补偿绕组，或接触电阻在全部电阻数值中占比例很大时，则电阻法测定可能不准确，在这种情况下，亦可用温度计法进行测量。附装检温计法，用以在普通膨胀式温度计所不能达到的部分测量温度。如绕组的端部，槽部和定子铁心的个别钢片之间。

1)定子励磁绕组温度测定

定子励磁绕组温度测量用电阻法，但对于低电阻的串激绕组，换向极绕组及补偿绕组等则用温度计法。

用温度计法测量定子绕组温度时，至少应在电动机两侧各在一只主极及换向极上放置温度计，在每个线圈上应放三个温度计，一个放在磁极前端，一个放在磁极盾端，一个放在磁极的侧面，并尽可能伸入到电动机内部。但放置温度计条件困难时，可适当减少温度计数，测量时应同时测定主极极靴的温度。

2)电枢绕组

电枢绕组的温度用电阻法测定，但如果电枢电阻值很低，电阻法测定不够准确，则可用温度计法进行测量。用温度计法测量电枢绕组温度应当在电动机停车后立即加以测定，测量时应在电枢铁心的齿部、电枢绕组的端部及扎箍上各放置温度计四个，这些温度计应均匀分布在电枢的周围。如电动机尺寸较小时可适当减少温度计数。

3)换向器温度测定

换向器温度应在电动机停车后立即进行测量。测量时应在换向器两侧各放置三个温度计。一个放在换向器前端，一个放在中部，另一个放在换向器后端接近竖板处，如电动机尺寸较小时，亦可适当减少温度计数。测定换向器温度时应选用针式热电偶或电阻式温度计，因这

种温度计的时间常数较小，故测得的温度数值比较正确。电动机各部分温度测定应该在停车后15～20秒钟内完成，为此应在测定前把测温装置预热，并在电动机附近分布着必要数

量的人员，并作好测温的准备工作，在电枢完全停止后立即进行测定。若是不能在15～20秒内完成，则应对测定的温度值进行修正。

电动机各部分在停车时的温度可以用冷却曲线以外插法求得，其方法与异步电动机温度测定修正法同。亦要作出logT=f(t)曲线，而后推至 t=0时的温度。

根据直流他激电动机铭牌给定的数据即

额定功率 Pe 额定温升 t C

额定电压 ue 额定效率

额定电激磁连接方式

额定转速ne

额定励磁电压U

Le

额定励磁电流I Le

确定电动机的各项参数，即电动机的电枢电阻，激磁绕线电阻，额定力矩，电动机电枢电势及电动机的速度调整率等。

1．电枢电阻的确定

根据电动机铭牌给出的数据可以近似地认为铜损占总损耗的一半，则可得到:

2．激磁绕组的电阻

根据铭牌数据给出的励磁电压与电流则可得出

式中——励磁机的电压(V)，

——励磁机的电流(A)，

I

LC

——励磁绕组的电阻。

R

LC

3，电动机的额定力矩

电动机额定力矩是指电动机带动工作机械的输出力矩：即4．电动机的电枢电势(反电势)E。

根据直流电动杌的电压平衡方程式可得出

5．电动机的转速调整率

直流电动机的额定转速调整率是：

式中 ----为理想空载时电动机的转速(r．Lm)，——直流电动机额定转速．(r．p．m)

电动机理想空载转速可根据电压平衡方程式得出