发电机的试验要求

4 试验要求 仪用传感器 4.1 仪用传感器 试验使用的仪用传感器应经计量部门检定合格并在有效期内， 仪用传感器的测试范围、 准确度应符 合测试要求和相关标准的规定，仪用传感器的准确度应不低于 0.2 级。 4.2 仪器仪表 试验使用的仪器仪表，均应经计量部门检定合格并在有效期内，试验使用的仪器仪表的测试范围、 准确度应符合测试要求和相关标准的规定。 试验时，采用的电气测量仪器、仪表的准确度应不低于 0.5 级(兆欧表除外)，电阻测量仪的准确度 应不低于 0.2 级，转矩测量仪的准确度应不低于 0.5 级，转速表的准确度应不低于 1.0 级，测力计的准 2 NB/T xxxx.2—×××× 确度应不低于 1.0 级（悬挂式弹簧秤除外） ，温度计的误差不大于土 l℃。 4.3 试验准备 试验设备和线路应满足试验的要求。 试验前，被试发电机应处于正常状态，接线正确，对被试发电机的装配及运转情况进行检查，以保 证各项试验能顺利进行。 4.4 安全措施 由于试验涉及到危险的电流、电压和机械力，对所有试验应采取安全预防措施。所有试验应由有相 关知识和有经验的人员操作。 5 试验项目 5.1 绝缘电阻的测定 5.1.1 绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定 5.1.1.1 测量时电机的状态 测量电机绕组的绝缘电阻时应分别在电机实际冷状态和热状态(或温升试验后)下进行。 检查试验时，如无其他规定，则绕组对机壳及绕组相互间的绝缘电阻仅在冷状态下测量。 测量绝缘电阻时应测量绕组温度，但在实际冷状态下测量时，可取周围介质温度作为绕组温度。 不能承受兆欧表高压冲击的电器元件，应在测量前将其从电路中拆除或短接。 5.1.1.2 兆欧表的选用 测量绕组对机壳及绕组相互间的绝缘电阻时， 应根据被测绕组的额定电压选择相应电压等级的兆欧 表，兆欧表的选用见 GB/T 20160。 5.1.1.3 测量方法 测量绕组绝缘电阻时， 如果各绕组的始末端单独引出， 则应分别测量各绕组对机壳及绕组相互间的 绝缘电阻， 这时， 不参加试验的其他绕组和埋置检温元件等均应与铁心或机壳作电气连接， 机壳应接地。 当中性点连在一起而不易分开时，则测量所有连在一起的绕组对机壳的绝缘电阻。 测量时，在指针达到稳定后再读取数据，并记录绕组的温度。绝缘电阻测量结束后，每个回路应对 接地的机壳作电气连接使其放电。 测试绕组 15s 和 60s 时刻的绝缘电阻值，得到吸收比（R60/R15）的值。测试绕组 1min 和 10min 时 刻的绝缘电阻值，得到极化指数（R10 / R1）的值。 5.1.2 其它部件绝缘电阻的测定 5.1.2.1 轴承绝缘电阻的测定 轴承绝缘电阻的测定用 1 000V 的兆欧表测量。 5.1.2.2 埋置检温元件绝缘电阻的测定 埋置检温元件的绝缘电阻测定按 JB/T 10500.1 规定的方法进行。 5.2 绕组在实际冷状态下直流电阻的测定 5.2.1 实际冷状态下绕组温度的测定 将电机在室内放置一段时间，用温度计(或埋置检温计)测量电机绕组、铁心和环境温度，所测温度 与冷却介质温度之差应不超过 2K，放置温度计的时间应不少于 l5min。 测量电枢绕组温度时应根据电机的大小，在不同部位测量绕组端部和绕组槽部的温度(如有困难时 可测量铁心齿和铁心轭部表面温度)，取平均值作为绕组的实际冷状态下温度。 5.2.2 绕组直流电阻的测定 5.2.2.1 测试方法 绕组的直流电阻可用微欧计法、电桥法、电压表电流表法或者其他测量方法测量。 5.2.2.2 自动检测仪 当使用数字式微欧计等自动检测仪器测量绕组的直流电阻时， 通过被测绕组的试验电流应不超过其 3 NB/T xxxx.2—×××× 额定电流的 10%，通电时间不超过 lmin。 5.2.2.3 电桥法 当使用电桥测量时，每一电阻应测量三次，每次应在电桥平衡破坏后重新进行测量。每次读数与三 次读取数据的平均值之差应在平均值的士 0.5%范围内，取其平均值作为电阻的实际测量值。如绕组的 直流电阻在 lΩ以下时，应采用有效数不低于 4 位的双臂电桥测量。 5.2.2.4 电压表电流表法 电压表电流表法是将电压稳定，容量足够的直流电源直接连接在绕组出线端上的测试方法。 试验时，所加电流不应超过绕组额定电流的 10%，通电时间不超过 lmin，同时读取电流及电压值。 每一电阻至少应在三种不同电流值下进行测量，每个测量值与平均值相差应在士 0.5%范围之内，取其 平均值作为电阻的实际测量值。 5.2.3 测量方法 测量电枢绕组直流电阻时，电机的转子静止不动。绕组的各相各支路的始末端均引出时，应分别测 量各相各支路的直流电阻。如果各相绕组在电机内部连接，那么就应在每个出线端间测量电阻。 5.2.4 相电阻的计算 对星形接法的绕组，各相电阻值按下式计算： Ru = Rmed ? Rvw ……………………………………………（1） Rv = Rmed ? Rwu ……………………………………………（2） Rw = Rmed ? Ruv ……………………………………………（3）式中: Rmed=(Ruv 十 Rvw 十 Rwu)/2； Ruv、Rvw 和 Rwu：分别为出线端 U 与 V、V 与 W 和 W 与 U 之间测得的电阻值(Ω)； Ru、Rv 和 Rw：分别为各相的相电阻(Ω)。 5.3 匝间冲击耐电压试验 匝间冲击耐电压试验按 JB/T 10098 和 JB/T 9615.1、JB 9615.2、JB/T 5811 规定的方法进行。 工频耐电压试验 5.4 工频耐电压试验 工频耐电压试验按 GB 755 规定和 GB/T 1029 的试验方法进行。 空载试验 5.5 空载试验 5.5.1 空载曲线的测定 被试电机由联轴器连接到拖动机，电枢绕组开路，被试电机作发电机空载运行。如无其他规定，应 使发电机分别在 60%、90%、100%、110%额定转速下运行，发电机定子电压不超过 1.3 倍额定电压。 试验时，每点应读取三线电压、频率和转速。热状态下的永磁电机空载发电机试验，应在温升试验后进 行。以转速为横坐标，发电机的空载电压(三相平均值)为纵坐标，绘制发电机空载曲线。 5.5.2 空载损耗的测定 被试电机接到频率可调、实际对称的稳定电源上，作电动机空载运行。被试电机在额定电压、额定 频率下稳定运行，达到热稳定状态。 测试被试电机的外施电压、定子电流、空载输入功率。试验结束时， 立即在被试电机出线端测试定子绕组电阻。 由定子电流和试验结束后测取的定子绕组电阻，计算电动机空载定子绕组铜耗。见公式 4： Pcu 0 = 3I 02 R0 × 10 ?3 ……………………………………………(4) 式中：Pcu0——电动机空载定子绕组铜耗，kW； I0——空载定子电流(三相平均值)，A； R0——定子绕组相电阻(三相平均值)，Ω。 4 NB/T xxxx.2—×××× 由空载输入功率和空载定子绕组铜耗之差，计算恒定损耗，即铁耗与机械耗之和，见公式 5： P0 = P1 ? Pcu 0 ………………………………………………… (5) 式中：P0——恒定损耗，即铁耗与机械耗之和，kW; P1——空载输入功率，kW; Pcu0——电动机空载定子绕组铜耗，kW； 5.6 轴电压测定 被试电机在额定转速（频率）下作发电机空载运行，进行轴电压的测定。 5.7 振动的测定 振动的测定按 GB 10068 规定的方法进行。 5.8 噪声的测定 噪声试验按 GB/T l0069.1 规定的方法进行。 5.9 线电压总谐波畸变量的测定 线电压总谐波畸变量的测定 总谐波畸变量 5.9.1 试验要求 被试电机在空载发电机状态下运行，调整转速（频率）为额定值后测定。被测电枢电压可用分压器 或电压传感器降低电压后进行测量，在使用分压器、电压传感器时，要注意使波形不失真。 5.9.2 试验方法 5.9.2.1 根据试验条件，可选下面任一种方法测定。 5.9.2.2 用波形畸变测试仪测定。 5.9.2.3 用谐波分析仪测定出基波电压和各次谐波电压的数值，然后用公式 6 计算出总谐波畸变量。 THD = k ∑u n=2 2 n × 100% ………………………………………（6） 式中:THD——总谐波畸变量； Un——电机端子处 n 次谐波电压幅值与基波电压之比； n——谐波次数； k=100。 5.9.2.4 用记录仪将电压波形的瞬时值记录下来，再分解出基波电压和各次谐波电压的数值，并计算出 总谐波畸变量。 5.1 谐波电流 电流因数的测定 5.10 谐波电流因数的测定 5.10.1 试验要求 被试电机在额定频率、额定负载电流下，作发电机负载运行。 5.10.2 试验方法 5.10.2.1 根据试验条件，可选下面任一种方法测定。 5.10.2.2 用波形畸变测试仪测定。 5.10.2.3 用谐波分析仪测定出基波电流和各次谐波电流的数值，然后用公式 7 计算出谐波电流因数。 HCF = k ∑i n=2 2 n × 100% ……………………………………………（7） 式中:HCF——谐波电流因数； in——n 次谐波电流与额定电流之比； n——谐波次数； k=13。 5.10.2.4 用记录仪将电流波形的瞬时值记录下来，再分解出基波电流和各次谐波电流的数值，并计算出 5 NB/T xxxx.2—×××× 谐波电流因数。 5.1 5.11 超速试验 5.11.1 安全要求 超速试验前，应仔细检查电机的装配质量，特别是转动部分的装配质量，防止转速升高时有杂物或 零件飞出。 超速试验时，应采取相应的安全防护措施，对被试电机的控制及对振动、转速和轴承温度等参数的 测量应采用远距离测量方法。 5.11.2 试验方法 如无其他规定，超速试验允许在冷态下进行。超速试验可根据具体情况选用电动机法(提高电源频 率)或原动机拖动法。 在升速过程中，当电机达到额定转速时，应观察电机运转情况，确认无异常现象后，再以适当的加 速度提高转速，直至规定的转速。超速值应达到 120%nN，持续时间不少于 2min。 原动机拖动法超速试验时，应注意发电机空载电压一般不应超过 1.3UN。超速试验后，应仔细检查 电机的转动部分是否有损坏或产生有害的变形，紧固件是否松动以及其他不允许的现象出现。 5.12 过载试验 过载试验在发电机额定热试验后进行。过载试验时保持额定电压不变，在 1.15 倍额定负载下运行 1 h。此时温升不作考核，但电机不应发生损坏及有害变形。 三相突然 突然短路试验 5.13 三相突然短路试验 三相突然短路试验属破坏性试验，对电机的寿命具有潜在的影响，除用户有特殊要求，一般情况下 不推荐进行三相突然短路试验。 5.13.1 试验要求 试验前必须仔细检查电机装配及安装质量。 测量仪器及其接到电流传感器次级回路引线的总电阻不 应超过该传感器所容许的额定值。在进行三相突然短路时，不允许有人留在被试电机、短路开关及引线 (尽可能短)附近，以保证人身安全。 应使短路开关三相基本上在同一时刻短路，各相触头应在彼此不超过 15°电角度内闭合。用无感 分流器、 空心传感器或其它合适的电流传感器测量突然短路电流， 传感器的量程和短路开关的容量应大 于突然短路电流。 试验前，应测定绕组对机壳及相互间的绝缘电阻。 5.13.2 试验方法 试验时，发电机应处在热状态下。在短路前的瞬间，测定电机端电压。 三相突然短路试验可能导致发电机永磁体不可逆去磁， 试验后应检查永磁体的退磁情况。 三相突然 短路试验后，应检查发电机各部件是否损坏，检测发电机绕组的绝缘电阻和直流电阻，按 5.5.1 节进行 发电机法的空载电压测定。 5.14 5.14 发电机电压调整率的测定 5.14.1 试验方法 被试永磁电机与拖动电机同轴相连，作发电机运行。拖动电机由一台电力变频器供电，由电力变频 器和拖动电机对被试永磁电机进行转速、电压和功率的调节。需要功率输出时，永磁发电机经由另一台 电力变频器接入电网并输出功率。 被试电机也可通过其它的负载运行方式，调节到额定工况下（额定功率、额定电压、额定频率、额 定功率因数）进行试验。 发电机电压调整率的测定， 应在温升试验后或热状态下进行。 试验时， 保持发电机转速为额定转速， 发电机输出由空载到额定功率，测定发电机定子端电压有效值。 5.14.2 电压调整率的计算 用发电机输出空载和额定功率的定子端电压，计算电压调整率，见公式 8： 6 NB/T xxxx.2—×××× δ= U0 ?U N × 100% ………………………………………………(8) UN 式中: δ——电压调整率； U0——空载额定转速下的电压，V; （按 5.5.1 节中测定） UN——额定负载时的电压，V。 5.15 5.15 功率特性测试 发电机直接负载法进行功率特性测试。发电机在不同的转速下运行，调节发电机输出至最大，测定 拖动机的输入功率和发电机的输出电压、电流、功率。以转速为横坐标，发电机输出功率为纵坐标，作 出输出功率与转速的关系曲线。 5.1 5.16 起动阻力矩的测定 5.16.1 圆盘法 发电机轴伸上固定安装一已知直径的圆盘， 在圆盘的切线方向加力， 通过力矩传感器测出圆盘开始 转动时所加力的数值，转动圆盘一周，其最大读数与圆盘半径的乘积即为起动阻力矩。一周内测点应不 少于 3 点。 5.16.2 杠杆法 发电机轴伸上垂直方向固定安装一力矩杠杆， 杠杆端部连接到接有测力机或弹簧秤的起重机上， 在 切线方向施加力至轴伸开始转动， 读出开始转动时所加力的读数， 其最大读数与杠杆有效长度的乘积即 为阻力矩。 5.17 5.17 温升试验 5.17.1 温度测量的方法 电机的绕组及其他部件的温度测量方法有以下三种：电阻法、温度计法和埋置检温计法，不同的方 法不应作为相互校核用。 5.17.1.1 电阻法 5.17.1.1.1 测试方法 测量被试绕组的直流电阻，并根据直流电阻随温度变化而相应变化的关系来确定绕组的平均温度， 见下式： θ 2 + k R2 = ………………………………………（9） θ1 + k R1 式中: R1——实际冷态时的绕组电阻，Ω; R2——试验结束时的绕组电阻，Ω; θ1——对应实际冷态测定 R1 时的绕组温度，℃; θ2——温升试验结束时绕组的温度，℃; k——导体材料在 0℃时电阻温度系数的倒数，铜绕组取 235。 5.17.1.1.2 电机各部分在断能停转后所测得的温度修正 用电阻法测量断能停转后的电机温度时， 要求在温升试验结束后就立即使电机停转， 电机断能后如 能在表 1 时间内测得第一点读数，则以读数计算电机的温升而不需外推至断能瞬间。 表 1 电阻法的温度修正 额 定 功 率 P kW（kVA） 断 能 后 间 隔 的 时 间 s 90 50<P≤200 120 200<P≤5000 P>5000 按专门协议 如在上述间隔时间内不能测得第一点读数，则应尽快测得它。以后每隔 1min 读取一次读数，直至 7 NB/T xxxx.2—×××× 这些读数开始明显地从最高值下降为止。绘成电阻(或温度)与时间关系的冷却曲线并根据电机的额定功 率，将此曲线外推至表 1 中相应的间隔时间，所获得的温度即作为电机断能瞬间的温度。绘制曲线时， 推荐采用半对数坐标，温度标在对数坐标轴上。如停转后测得的温度连续上升，则应取测得的温度最高 值作为电机断能瞬间的温度。 如电机断能后测得第一点读数的时间超过表 1 规定时间的 2 倍，则修正方法只能按协议规定。 5.17.1.1.3 铜绕组温升 铜绕组的温升由下式确定: ห้องสมุดไป่ตู้θ = R2 ? R1 (235 + θ 1 ) + θ 1 ? θ 0 ……………………………………（10） R1 式中: Δθ=θ2-θ0——铜绕组的温升，K； R2——温升试验结束时的绕组电阻，Ω; R1——温度为θ1（冷态）时的绕组电阻，Ω; θ2——温升试验结束时绕组的温度，℃; θ1——绕组（冷态）初始电阻时的温度，℃; θ0——试验结束时的冷却介质温度，℃。 235——铜在 0℃时电阻温度系数的倒数。 5.17.1.2 温度计法 用温度计贴附在电机可接触到的表面来测量温度，温度计包括膨胀式温度计(例如水银、酒精等温 度计)和半导体温度计及非埋置的热电偶或电阻温度计。测量时温度计应紧贴在被测点表面，并用绝热 材料覆盖好温度计的测量部分， 以免受周围冷却介质的影响， 对有强交变磁场的地方不能采用水银温度 计。 5.17.1.3 埋置检温计法 用埋入电机内部的检温计(如电阻检温计，热电偶或半导体热敏元件等)来测定温度，检温计是在电 机制造过程中埋置于电机制成后不能触及的部位。 测量埋入式电阻温度计的电阻时， 应控制测量电流的 大小和通电流时间使电阻值不致因测量电流引起的发热而有明显的改变。 5.17.2 冷却介质温度的测定 冷却介质温度采用几个温度计来测量， 温度计应分布在冷却介质进入发电机途径。 温度计放置在距 离电机 l~2m 处，其球部处于电机高度的二分之一位置，并应防止一切辐射和气流的影响。 试验结束时的冷却介质温度， 取在整个试验过程最后的四分之一时间内， 按相等时间间隔测得的几 个温度计读数的平均值。 5.17.3 电机各部件温度的测定 5.17.3.1 绕组温度的测定 电机绕组温度的测量可用电阻法、埋置检温计法，但在使用电阻法时，冷热态电阻必须在相同的出 线端测量。 5.17.3.2 定子铁心温度的测定 采用埋置检温计时用检温计测量，否则用温度计测量，取其最高值作为铁心温度。 5.17.3.3 轴承温度的测量 采用温度计和埋置检温计测定，测定方法见 GB 755 中的规定。 5.17.4 温升试验方法 5.17.4.1 试验方法 温升试验采用直接负载法。 5.17.4.2 额定负荷下温升试验 试验时被试电机应保持在额定工作方式下进行， 在试验过程中冷却介质温度应符合 GB 755 的规定， 8 NB/T xxxx.2—×××× 并尽量防止突变，每隔 30min 记录一次各点数据，在电机各部分温度渐趋稳定阶段，要求每 15min 或 30min 记录一次。当电机各部分温度变化在最后 lh 内不超过 2K 时，认为电机发热已达稳定状态。取稳 定阶段中几个时间间隔温度的平均值作为该电机在额定负载下的温度， 如采用停机外推法确定负载下温 度时见 5.17.1.1.2。 当温升试验时的电流与额定值相差在士 5%以内时，电机绕组温升ΔθN 可按下式修正: ?θ N = ?θ ( IN 2 ) ………………………………………………(11) I 式中: ΔθN——电机绕组温升； Δθ——对应于试验电流 I 时的绕组温升，K； I——温升试验过程中最后 lh 内几个相等时间间隔的电流读数的平均值，A； IN——额定电枢电流，A。 5.18.4.3 非额定负荷下温升试验 从 0.6 倍额定功率开始，到试验条件允许的最大可能功率范围内，在 3~4 个不同负载下进行温升试 验， 功率因数应接近额定值。 当进行每一负载温升试验时应