电机参数测量

短路电流为额定值时的励磁电流
空载特性直线部份延长线上对应于额定空载电 压 E 的励磁电流
0 ( )
稳态参数测试
同步电抗饱和值：就是说同步发电机通常在额定电压附近运行，有时希望 确定发电机磁路对应于额定电压饱和程度时直轴同步电 抗的值。 求法： 只要从空载特性上查出对应于额定电压的励磁电流值，如图 中If0和所对应的短路电流 I ，即可求出同步电抗饱和值
U r I max I av x d
I min 1 I min 2 I 2 I max 1 I max 2 I av 2 min
2
（7—43）
二
电枢漏抗的测定 1。波梯（Potier)电抗Xp的确定
气隙线
空载特性 E F
xq
U I max
（或摆动时电压多少也会 波动，所以改写成标么值表示如下：
U max xd I min U min xq I max
（7-42）
此方法简单方便，但受限于转差和剩磁电压，转差不能大于1%， 剩磁电压应降的尽可能小，当它超过试验电源电压的10% ---30%时要修正电流项。
通常通过空载特性和零功率因 数特性确定。 方法：在纵轴上通过额定电压UN点 画一与横轴平行的线与零功 率因数特性线相交于F点，在 线上取O′点使O′F=OK， OK对应于三相稳态短路时额 定电枢电流的励磁电流Ifk,从O′ 点作与气隙线的平行线与空载 特性线交于E点，在Y接时有：
U IK
UN IN B
饱和电感的测定
1用辅助电机拖动被试电机至额定转速，
电枢开路； 2 闭合K，调节励磁电压，使电枢两端
产生110%额定电枢电压；
3 打开开关K，调节Rext，使电枢电压 在90%到110%额定值之间变动两次，
最终使之停止在90%额定值出；
4 闭合K，观察并记录励磁电压、励磁 电流及电枢电压的变化过程。
将上式整理一下：
J1 J 0 T1 2 J 2 J 0 T2
J0---悬挂夹具转动惯量， 当J0《J2时忽略不计。
2
T2 J 2 ( J1 J 0 ) 2 J 0 T1
2
二 辅助摆锤法
用一根质量尽可能小的臂杆将一个质 量已知的辅助摆锤固定于被试电机轴端 面中心线上，臂杆应与转轴中心线垂直。 对于有电刷的电机要提起电刷。 试验时将摆锤自其静止位置提起偏转到 150度位置，放手任其摆动，以其静止点 为起点测其2—3次摆次周期的总时间，算 其平均值，然后按下式计算其惯量：
注：附加电源应无纹波
O
+△ I
无火花区 Ia -△I 示意图
5.3 同步电机参数的测定
参数类型： 稳态参数、不对称运行参数、瞬态参数
稳态参数测试
同步电抗： 电机正向同步运转、励磁绕组接通、电枢三相通对称的正序电流时 电机所表现的电抗，也是稳态对称运行时所表现的电抗。
xd
xq ra
稳态参数测试
1。由空载—短路特性确定直轴同步电抗
O′ A 零功率因数特 短路特性 性
K O C Ifa (kaFa) Ifk (Fk) 图7-22
If,F
EA xp 3I N
（7—45）
稳态参数测试
2。 作图法确定定子漏抗
x
电枢反应磁动势换算系数
图7-22中线段KC为额定电枢电流时对应于电枢反应的励磁电流值Ifa,，大小为：
电枢绕组每相串联匝数 电枢绕组系数
If0
稳态参数测试
2. 用小转差法测定直轴同步电抗Xd和 交轴同步电抗Xq 方法：用一台原动机将被试电机拖动到 接近同步（转差率〈0.01),断开励 磁绕组,然后在定子侧加额定频率 的相序与转子转向相同的三相低 对称低电压(0.02—0.15)UN,,使电 机不被牵入同步,又不使剩磁电压 太大引起误差为度.用示波器拍摄 定子电压电流和励磁绕组端电压 波形. 因为存在小转差，旋转磁场的轴线 与转子的直轴和交轴不断的依次的重 合，相应的，电枢电抗也就在不断地 从Xd到Xq，再变到Xd,电流表示值也 在周期性摆动。
N1k w1ka I N I fa 1.35 pN f
3I x
电枢额定电流
励磁绕组匝数
自C点作横轴的垂线交空载特性于B点，在Y接时，BC所代表的线电压就是 漏抗电压降 N 定子漏抗的标么值就是电压BC的标么值
稳态参数测试
3. 用取出转子法测定 方法：把被试电机转子从电机中取出，定子绕组同三相低电压，使电流不超过 额定值 定子电流建立的磁通包刮四部份： 1） 槽漏磁通 2）绕组端部漏磁通 3）定子谐波磁动势在定子内圆中的磁通 4） 定子基波磁动势在定子内圆中的磁通 前两项基本与定子漏抗中相应项一样，第三项与定子漏抗中的差漏抗相比 会略小，但此量在定子漏抗中是较小的分量，影响不大，第四项在漏抗中是没 有的，要扣除，设此相应电抗为Xb
饱和电感的测定：
试验时，在电机的并励绕组中通以额定电流，再按上述 方法读取数据并计算电枢电感
示波图分析法
适用于整流电源供电的直流电机
测试及推导过程：
整流电源供电时，电枢回路电压方程 取 于是 两边积分 电枢回路电感
积分为阴影A的面积
直流电机励磁绕组电感的测定
励磁绕组电感实验值的计算
分别为励磁绕组电感、有效电感、直流电阻 为励磁电流变化量达到最大值的63.2%时的时间 为励磁电压变化量达到最大值的63.2%时的时间
C A
+
I
S
A
G
B
U△ -
H
二
试验步骤
换向极由附加直流电源供电的馈电电路
1）可电动机状态也可发电机状态运行，一般发电机状态运行。先 要调好电刷中心线位置，电刷与换向磨合较好，电机工作温度 正常。
2）使电机发电机状态运行，保持转速和电压输出不变，负载电流从零 开始每升高25%额定电流测量一点，一直到125%额定电流为止。 在每个测量点，缓慢调整附加电流，从零开始逐步加大，直至电刷 边沿出现微小火为止。然后回零，换极性，也从零开始逐步加大，到电 刷边沿出现微小火为止。记录两个方向上的电枢电流和附加电流。测 5---7点。 3）试验结束后，取得不同负载电流下的正负两个附加电流值，绘制 出附加电流对电枢电流的关系曲线。两条线的包络区即为无火花换 向区。
利用空载--短路特性即可确定同步电 机的直轴同步电抗 xd 发电机稳态短路时：电流为纯直轴电流
xd
和短路比
c
I q 0, I d I k E 0 I k ra j I k xd xd E0 Ik




（7—34）
一般参数及正常转速电机此项勿略故有下式
（7—35）
稳态参数测试
被试 电机 r m 辅助摆锤
T g J mr r 4 2
2
摆锤质量
重力加速度 摆锤重心到转 轴中心线距离
此方法适用于滚动轴承的电机，功率10—100kW的摆动周期应达到3—8 秒，为了准确度高可选用多种摆锤，以便相互校核
三 空载减速法 将被试电机的转速提高并超过同步速，然后切断电源或脱 开其驱动机械。此时，由于机械损耗的空载转矩T0使被试 电机的转速逐步下降
时间常数的测定
机电时间常数是衡量电动机通电后能快速动作的重要指标之一
机械时间常数： 电机在空载和额定励磁条件下，施加额定电压，其转 速从零上升到0.632倍空载转速所需的时间
当电机转动惯量已知时：
5.2 电机绕组电感和电抗的测定
直流电机电枢回路电感的测定
意义： 进行直流电机动态分析时，需要已知电枢回路电感 在功率器件供电的直流电动机中，电枢电感对电机 的文波系数、发热、换向以及传动系统的设计调整都 有很大的影响
不饱和电感的测定
实验条件：
绕组采用他励 额定励磁电流时励磁电源的电压调整率小于2%
测试过程：
1用辅助电机拖动被试电机至额定转速，电枢两端开路； 2调节励磁是电枢电压至额定，在额定和零之间来回两次，使剩磁稳定； 3 降低电枢电压至50%额定值左右，记录此时的励磁绕组电压并作为 预定值； 4 将励磁电压降到零，断开励磁回路，调节励磁电压到预定值，记录励磁 电压、励磁电流的变化
附加内容
电刷中性线位置的测定
一 正反转发电机法：
被试电机接成他励，用另一台电机拖动。试验中保持转速，励磁电流和 负载不变，使其正反转运行。调整电刷位置，使其正反转电枢电压基本相等。 此时电刷位置也就是中性线位置。 顺电枢旋转方向移动电刷，去磁作用，电 枢电压降低，反之增高。
二 正反转电动机法： 仅可逆运行电机用此方法。电机接成他励，有直流电源供电，电机拖动 负载时励磁电流，负载，电压不变，使其正反转，调正其电刷位置，使正反 转速基本相等，其位置即中性线位置。 顺电枢转向调电刷，增磁作用，转速升高，逆向则转速下降。
短路时磁路是非饱和状态，E0应从空载特性气隙线上查出，因此Xd值应是不 非饱和值，式（7—35）变成如下式（7—36）。
xd
E0( ) Ik
（7—36）
式中电势同为相电压和相电流，如纵坐标为线电压应转换为 相电压。若同为标么值 则Xd也为标么值。即： 标么值表示法
x
d
I fk I f 0 ( )
此方法适用于额定功率100kW以上容量电机
三 重物自由降落法 在被试电机的轴伸端或固定在轴上的联轴器（带轮）上绕若 干圈绳索，绳索的一端固定在轴或轮上，另一端系一重物m， 当重物自由下落时，带动电机转子转动，记录重物下落高度 及相应的时间
此法不适合永磁电机，用此法测试永磁电 机转子转动惯量时应去除定子后再测
三 感应法
+
— —
QS M mv
1/10Uf
感应法是种比较安全简单的方法，只要保持电枢静止，在励磁 线圈输入电压约10%额定电压的间断电压，在任两电刷上并接一可 双向的直流毫伏表。测试时通断电压，在毫伏表上指针将左右摆动， 调整碳刷位置，指针摆动极小位置或停止即为中性线位置。