對交流異步電動機(jī)試驗用工裝設(shè)計的分析

肖偉旭

摘 要：本文結(jié)合個人從事電機(jī)試驗工裝設(shè)計的實踐工作經(jīng)驗，在總結(jié)并且梳理了相關(guān)參考文獻(xiàn)的前提下，提出一種切實可行的交流異步電動機(jī)的試驗工裝設(shè)計方案，對其中的裝置設(shè)計要點展開了詳細(xì)的分析，以期通過本文的粗淺闡述為廣大同行在今后的實踐工作提供一些有益的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：交流異步電動機(jī);試驗工裝;設(shè)計

1 研究背景

對于交流異步電動機(jī)而言，在對其展開熱試驗、效率測試試驗以及測繪T-n特性曲線等相關(guān)操作時往往都需要加機(jī)械負(fù)載于發(fā)動機(jī)上。而根據(jù)加機(jī)械負(fù)載的不同形式，大致上可以分為直流發(fā)動機(jī)做負(fù)載，電力測功機(jī)加負(fù)載，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器加負(fù)載等多種形式。雖然加的機(jī)械負(fù)載形式不盡相同，但是采取的試驗方式大致相同，主要包括兩種：第一種試驗方式為部分固定負(fù)載機(jī)或者是機(jī)械負(fù)載，單次安裝可以完成對單臺電動機(jī)的相關(guān)試驗;第二種試驗方式則為對拖形式。所謂的對拖形式就是利用兩臺電機(jī)進(jìn)行對拖，其中一臺電機(jī)為被試驗的電機(jī)，另外一臺電機(jī)為陪試驗的電機(jī)也就是負(fù)載電機(jī)，單次安裝即可以完成對兩臺電動機(jī)的所有相關(guān)試驗。需要注意的是在對拖試驗過程中，選擇的兩臺電動機(jī)應(yīng)該保證二者之間的類型、頻率、轉(zhuǎn)速以及功率相同，即便無法完全相同也必須要相近或者是類似。

而目前對于我國絕大多數(shù)的電機(jī)制造廠而言，其展開電動機(jī)試驗時采取的多半是帶內(nèi)回饋的專用變頻電源系統(tǒng)，這種試驗系統(tǒng)使用的恰恰就是對拖加載形式。因此，本文基于此種試驗背景，根據(jù)對拖形式對交流異步電動機(jī)的試驗用工裝設(shè)計進(jìn)行分析與研究。

2 交流異步電動機(jī)試驗用工裝設(shè)計簡介

通常來講，在對電動機(jī)使用拖法試驗時，兩臺電動機(jī)分別為被試驗電動機(jī)與陪試驗電動機(jī)，其中被試驗的電動機(jī)往往作為電動機(jī)進(jìn)行運(yùn)行，而陪試驗的電動機(jī)則主要充當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行。對于采取帶內(nèi)回饋的專用變頻電源系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)試驗系統(tǒng)（見圖1），其中的陪試驗電動機(jī)發(fā)送出來的電回饋直接到直流邊，相應(yīng)的損耗則由電網(wǎng)直接提供，也就大大地節(jié)約了電能以及試驗設(shè)備在運(yùn)行過程中的不必要費(fèi)用。

在實際試驗過程中，由于調(diào)節(jié)頻率能夠調(diào)節(jié)負(fù)載，所以整個試驗的操作也更加便捷。并且隨著被試驗電動機(jī)電流的進(jìn)一步增加，壓降也會隨之進(jìn)一步加大。因此，在對負(fù)載進(jìn)行逐步增壓時，需要保持被試驗的電動機(jī)本身的電壓必須為額定的電壓。這是因為，處于發(fā)電狀態(tài)下的交流異步電動機(jī)，本身的功率因素相對較低，加之必要的損耗問題，如若電壓無法保持在額定狀態(tài)之下，那么陪試驗的電動機(jī)勢必會發(fā)生過載現(xiàn)象。

3 交流異步電動機(jī)試驗用工裝設(shè)計的具體方案

通過軸承座將試驗用電動機(jī)與傳感器相互連接，采取聯(lián)軸器連接試驗電動機(jī)與軸承座以及軸承座與轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩傳感器，并將制動塊加設(shè)在軸承座與轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩傳感器間。而這塊加設(shè)的制動塊主要被應(yīng)用在電動機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械堵轉(zhuǎn)上，具體的拖法試驗用工裝設(shè)計方案（見圖2）。

該裝置的最大特點有：第一，被試驗的電動機(jī)或者是陪試驗的電動機(jī)，其與T-n傳感器應(yīng)該保持間接連接關(guān)系，從而避免試驗工裝在實際的組裝過程中出現(xiàn)同軸偏差問題，影響到試驗結(jié)果本身的準(zhǔn)確度，同時也是對傳感器的一種保護(hù);第二，試驗用工裝裝置的任何設(shè)計，都應(yīng)該本著方便試驗電動機(jī)拆裝、方便達(dá)成不同型號的試驗、方便開展出廠試驗等相關(guān)試驗項目的原則進(jìn)行設(shè)計;第三，試驗用工裝裝置在設(shè)計過程中，必須要本著安全可靠、制造成本低廉、安裝調(diào)試便捷的思路開展。

3.1 選用適合的聯(lián)軸器

為了更好地滿足交流異步電動機(jī)試驗用工裝設(shè)計需求，在聯(lián)軸器的選擇上必須要使其能夠符合實際的使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，在具體選用上可以參考聯(lián)軸器國家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計等進(jìn)行計劃，如若條件允許也可以對聯(lián)軸器展開自行設(shè)計。

這是因為在實際的試驗過程中聯(lián)軸器需要進(jìn)行反復(fù)多次的拆卸，因此一般情況下都是采取基軸制G8作為聯(lián)軸器與軸之間的配合，撓性聯(lián)軸器也是最為常見的聯(lián)軸器類型。除此之外，還可以使用撓性連接件的剛性聯(lián)動器，以此降低被試驗電動機(jī)與T-n傳感器之間存在的同軸度偏差問題，最大限度地避免對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響。

具體而言：因為聯(lián)軸器A主要用在試驗工裝輸出端以及被實驗電機(jī)、陪試驗電機(jī)的連接之上，所以需要經(jīng)常性的脫開，因此需方便拆卸且維護(hù)相對簡單，具有一定直線、角位移補(bǔ)償能力的聯(lián)軸器最為適宜，最好實際的經(jīng)濟(jì)成本也相對較低。一般來講，在進(jìn)行中小功率的交流異步電動機(jī)試驗過程中，可以使用萬向聯(lián)軸節(jié)，以及彈性柱銷聯(lián)軸器。如若是進(jìn)行大功率的交流異步電動機(jī)試驗，則可以使用梅花聯(lián)軸器;因為聯(lián)軸器B主要負(fù)責(zé)T-n傳感器和軸承座的連接工作，裝配完成以后，基本上不存在裝拆需求。所以，聯(lián)軸器B不僅要具備基本的傳遞運(yùn)動，還需要能夠?qū)崿F(xiàn)交流異步電動機(jī)的堵轉(zhuǎn)試驗。為此，彈性柱銷聯(lián)軸器相對而言較為合適。

3.2 工裝堵轉(zhuǎn)試驗的設(shè)計

在電機(jī)生產(chǎn)制造行業(yè)中工裝堵轉(zhuǎn)的應(yīng)用十分廣泛，且具體的堵轉(zhuǎn)工裝形式也各不相同，最為常見的幾種形式包括：卡具卡住軸伸、夾板夾緊軸伸等。而這幾種形式多適用于中小功率的電動機(jī)，對于大功率的電動機(jī)往往不太適用，安全系數(shù)相對較低，這是因為大功率的電動機(jī)無論是對夾板，還是對卡具的實際強(qiáng)度等諸多要素都提出了相對較高的要求。

而在堵轉(zhuǎn)試驗的開展過程中，最為常見的主要是計算機(jī)自動控制檢測系統(tǒng)，即利用計算機(jī)在電動機(jī)剛剛加點，還未來得急旋轉(zhuǎn)的過程中進(jìn)行快速的采樣，從而讀出相應(yīng)的數(shù)值;另外一種方法則是利用工裝將轉(zhuǎn)子堵住，使其無法轉(zhuǎn)動后，再對其施加一定的額定電壓，以得到定制電流以及輸入功率，將其與相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)加以對比，從而判斷出相關(guān)參數(shù)是否正常。

為此，結(jié)合工裝堵轉(zhuǎn)的實際工作情況以及堵轉(zhuǎn)試驗需求，結(jié)合參考文獻(xiàn)，提出一種轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)設(shè)計裝置，以此實現(xiàn)工裝堵轉(zhuǎn)的安全操作（見圖3）。需要注意的是此設(shè)計利用金屬銷代替彈性銷，而金屬銷的實際放置數(shù)量應(yīng)該結(jié)合試驗電動機(jī)的實際堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計算、取值。同時，銷軸本身的抗剪強(qiáng)度也應(yīng)該展開計算，方可按照實際所得的抗擠壓強(qiáng)度對校核強(qiáng)度。

3.3 軸承座以及T-n傳感器的設(shè)計選用

在軸承座的實際設(shè)計上首先應(yīng)該做好軸承型號的選擇，為此應(yīng)該將傳遞轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的相關(guān)參數(shù)作為選擇支撐軸承型號的重要依據(jù)，以便于選擇出最為適合的軸承座。此外，也可以對軸承座進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計，這就需要依據(jù)固定底座的高度以及T-n傳感器的中心高加以設(shè)計。

在T-n傳感器的實際選用上應(yīng)該優(yōu)先進(jìn)行轉(zhuǎn)矩測量儀、轉(zhuǎn)矩傳感器的負(fù)載試驗，以便于選擇出最為適合的使用規(guī)格。對于轉(zhuǎn)矩測量儀的試驗，除了要對其展開堵轉(zhuǎn)試驗、最大與最小轉(zhuǎn)矩測量以外，還應(yīng)該嚴(yán)格遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，確保轉(zhuǎn)矩測量儀的標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩不會大于被試驗電動機(jī)本身兩倍的轉(zhuǎn)矩。

4 結(jié)束語

本文提出的這種交流異步電動機(jī)試驗工裝可以在以對拖安裝形式為主導(dǎo)的試驗電機(jī)上應(yīng)用，也可以在以單臺安裝形式為主導(dǎo)的試驗測控系統(tǒng)上應(yīng)用。這種試驗用工裝裝置能夠輔助電機(jī)制造生產(chǎn)廠家，對交流異步電動機(jī)展開相關(guān)的試驗項目，如型式試驗、出廠試驗等重要的試驗項目。即便是相關(guān)的安裝工作人員不調(diào)整T-n傳感器、試驗電動機(jī)的同軸度，也能夠避免因安裝誤差問題而帶來的試驗結(jié)果偏差。該設(shè)計最大限度地縮短了安裝調(diào)試等工作的輔助時間，實現(xiàn)了對傳感器的有效保護(hù)。

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