電機轉(zhuǎn)速與溫升檢測裝置的設(shè)計

陳強++潘巖松

[摘 要]為了能夠有效節(jié)約能源和改進工藝水平，很多工業(yè)生產(chǎn)過程中普遍以應(yīng)用先進的PLC控制技術(shù)來提升生產(chǎn)效率成為了前沿趨勢。我們都知道，電機在能量交換中電機內(nèi)部無法避免地會產(chǎn)生損壞，產(chǎn)生的熱量引起溫升。如溫升超過可允許的工作溫度上限，長期運行必然導(dǎo)致電機壽命縮短。為此本文探討電機轉(zhuǎn)速與溫升檢測裝置的設(shè)計，將對延長電機使用壽命的意義是十分重要的。

[關(guān)鍵詞]電機轉(zhuǎn)速；溫升；檢測裝置；設(shè)計

中圖分類號：TE388 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）21-0056-01

電機運行時將產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉(zhuǎn)變成熱量，使電機各部件發(fā)熱，溫升升高。電機中的某些部件，特別是電機的絕緣只能在一定的溫度限制內(nèi)才能可靠工作，為維持電機的合理壽命，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，將電機中的熱量散發(fā)出去，使其在允許的溫度限值內(nèi)運行。

1 電機轉(zhuǎn)速與電機溫升

1.1 電機轉(zhuǎn)速

電機的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈在定子的線圈的一匝中能感應(yīng)形成幾個周期電流。不同的極數(shù)要產(chǎn)生50hz電勢就需要不同的轉(zhuǎn)速。50HZ*60秒/分（即3000）除以極數(shù)就是電機每分鐘的轉(zhuǎn)的圈數(shù)。電動機也是一樣的道理，是發(fā)電機的一個逆過程。極數(shù)反映出電動機的同步轉(zhuǎn)速，2極同步轉(zhuǎn)速是3000r/min，4極同步轉(zhuǎn)速是1500r/min，6極同步轉(zhuǎn)速是1000r/min，8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min。

電機轉(zhuǎn)速與頻率的公式為n=60f/p。該公式中：

n-電機的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）；

60-每分鐘（秒）；

f-電源頻率（赫芝）；

p-電機旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)。

一般地，極對數(shù)P=1時，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=3000；極對數(shù)P=2時，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=1500；極對數(shù)P=3時，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=1000；極對數(shù)P=4時，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=750；極對數(shù)P=5時，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=600。實際上，由于轉(zhuǎn)差率的存在，電機.實際轉(zhuǎn)速略低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，根據(jù)公式n=60f/p可知改變頻率f就可改變轉(zhuǎn)速，降低頻率f，轉(zhuǎn)速就變?。杭?0f/p=n；增加頻率f，轉(zhuǎn)速就加大，即60f/p=n。

1.2 電機溫升

通常，被應(yīng)用于電氣系統(tǒng)中具有絕緣性能的材料稱之為絕緣材料，采用多種絕緣材料組合構(gòu)成系統(tǒng)的則可稱為絕緣結(jié)構(gòu)。從絕緣材料的耐熱角度講，該類材料大致可分為七個等級，即Y級90℃、A級105℃、E級120℃、B級130℃、F級155℃、H級180℃和H級以上。凡是超過以上限度絕緣材料的壽命都將縮短甚至導(dǎo)致電氣設(shè)備損毀。以此七個等級作為上限，就是絕緣材料的可允許溫度。在某點的溫度和基準(zhǔn)溫度的差值即可稱之為溫升，換句話說就是某點溫度和基準(zhǔn)溫度之差。而在電動機中某一個組成構(gòu)件和設(shè)備周邊介質(zhì)的溫度差為電動機該組成構(gòu)件的溫升。

電動機在額定電壓運作中呈現(xiàn)熱穩(wěn)定狀態(tài)，電動機各個組成構(gòu)件的溫升可允許極限即可成為溫升上限。絕緣材料的溫升上限即電動機的可允許溫度，絕緣材料的使用壽命即電動機的使用壽命。電動機的輸入功率越大，損耗功率則越大，隨之造成溫升越大。

2 電機轉(zhuǎn)速與溫升檢測裝置的設(shè)計

2.1 轉(zhuǎn)速檢測

可以通過以一個較為簡單且實用的自制振動式轉(zhuǎn)速計舉例論述。該自制振動式轉(zhuǎn)速計是根據(jù)物理共振原理研制，由十多根不同長度的鋼絲構(gòu)成，測定電動機轉(zhuǎn)速時不會損耗電動機的功率。由于每根鋼絲的自振頻率有所不同，鋼絲的長度越大自振頻率越小，而鋼絲的長度越小自振頻率越大。小型電動機在工作狀態(tài)下，每轉(zhuǎn)動一周活塞就會上下活動一次，從而產(chǎn)生一次振動。如果電動機產(chǎn)生的振動頻率與某一根鋼絲自身的振動頻率保持一致或者是呈整倍數(shù)關(guān)系，該鋼絲因產(chǎn)生共振而產(chǎn)生振動。使用本自制振動式轉(zhuǎn)速計時應(yīng)將其固定于電動機附近，或者可以直接將底座依靠在電動機的氣缸頭部位，可以觀察到該鋼絲查實的振動幅度是最大的，即可根據(jù)本鋼絲的振幅刻度測得電動機的轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速計的精度則主要由鋼絲的質(zhì)量、絲徑大小以及鋼絲與底座的加緊程度決定，一般我們可以控制在±200轉(zhuǎn)/分鐘。鋼絲的自振頻率與其絲徑、自由長度和彈性有關(guān)，可以計算出不同鋼絲在轉(zhuǎn)速計中代表某一轉(zhuǎn)速產(chǎn)生共振所需的自由長度。另外，為了能夠縮小轉(zhuǎn)速計的體積，在設(shè)計中可以少用幾根鋼絲。還可采用活動鉛筆式的構(gòu)造，以便攜帶。在裝鉛芯的位置上有一根可以伸縮的鋼絲，測轉(zhuǎn)速時拿轉(zhuǎn)速計的一端靠上氣缸頭，將鋼絲伸長或縮短，看鋼絲在那個位置振動最劇烈，據(jù)此相應(yīng)刻度便能知道發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。

另外，卸下電機線，萬用表調(diào)到毫安檔，表筆跨接電機兩相接線端子，用手均勻轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)軸一圈。如果指針正反擺動一個來回，那說明電機是二極電機，額定轉(zhuǎn)速為每分鐘二千九百多轉(zhuǎn)；如果指針正反擺動兩個來回，則說明電機是四極電機，額定轉(zhuǎn)速為一千四百多轉(zhuǎn)，依次類推。

2.2 溫升檢測

采用定子疊頻法時，施于被試電機繞組的主、副電源的相序應(yīng)相同?？稍诮泳€前由主、副電源分別起動被試電機，若轉(zhuǎn)向一致，即為同相序。試驗時，首先由主電源起動被試電機，使其在額定頻率、額定電壓下空載運行。隨后，起動副電源機組，將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到對應(yīng)于某一頻率f2的轉(zhuǎn)速值。對額定頻率為50Hz的電機，f2應(yīng)在38～42Hz范圍內(nèi)選擇。然后，將副發(fā)電機投入勵磁，調(diào)節(jié)勵磁電流，使被試電機的定于電流達到滿載電流值。在加載過程中，要隨時調(diào)節(jié)主電源電壓，使試電機的端電壓保持定值，并同時保持頻率f2不變，被試電機在額定電壓、滿載電流下進行溫升試驗。

在調(diào)節(jié)被試電機的負載時，如儀表指針擺動較大或被試電機和試驗電源設(shè)備的振動較大。應(yīng)先降低副電源電壓，按另一個頻率f2的值調(diào)整副電源機組的轉(zhuǎn)速，再行試驗。上述是試驗中，疊頻電源由主電源、輔助電源、串接變壓器構(gòu)成。按照疊頻原理和要求，湖南銀河電氣有限公司研制了專用于電機試驗的新型數(shù)字電源，新型數(shù)字電源可由單一電源輸出滿足疊頻試驗需要的電源。

準(zhǔn)確的做法是在電動機吊環(huán)孔內(nèi)插入一支溫度計（孔口可用碎布或棉花密封）來測量，溫度計測得的溫度一般比繞組最熱點溫度低10℃～20℃。根據(jù)測得的溫度推算最熱點的溫度，正常運行時，不應(yīng)超過該電動機絕緣等級規(guī)定的最高允許溫度。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文分為電機轉(zhuǎn)速和電機溫升兩部分進行論述，針對如何在工業(yè)生產(chǎn)中對電機轉(zhuǎn)速與溫升檢測裝置的設(shè)計重點討論，而作者的用意則在于專對電機鉆速與溫升檢測裝置的設(shè)計供同行朋友交流參考。

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