淺析一種直流風(fēng)機(jī)定子綜合測試方法

袁 月，金洪旭，青 春，劉鐘華，李寶生

(沈陽興華航空電器有限責(zé)任公司，遼寧沈陽，110144)

1 前言

軍用直流風(fēng)機(jī)普遍存在產(chǎn)量需求小，種類多的現(xiàn)狀；將直流風(fēng)機(jī)定子綜合測試應(yīng)用于軍品直流風(fēng)機(jī)上，在提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)能的同時(shí)，對于產(chǎn)品設(shè)備的應(yīng)用廣泛性及工裝兼容性有了更高的要求，本定子綜合測試方法可編程測試風(fēng)機(jī)定子的直流耐壓、交流耐壓、絕緣測試、匝間測試、電阻測試、電感測試、反電動(dòng)勢測試、轉(zhuǎn)向測試、相序測試、系統(tǒng)可采集、記錄、儲(chǔ)存顯示各項(xiàng)目測試數(shù)據(jù)和結(jié)果，過程管控產(chǎn)品質(zhì)量，提升產(chǎn)品一致性及一次合格率。

2 產(chǎn)品功能性能

2.1 產(chǎn)品功能

a) 耐壓測試：在定子繞組、鐵芯之間施加設(shè)定電壓的交、直流電，測試定子的泄漏電流；

b) 絕緣測試：定子繞組、鐵芯之間施加設(shè)定電壓的直流電，測試定子絕緣部分的絕緣電阻值；

c) 匝間測試：對指定繞組施加設(shè)定的高壓脈沖，在繞組與儀器內(nèi)部的振蕩電容之間會(huì)形成的衰減振蕩波形，通過比較標(biāo)準(zhǔn)定子與被測定子波形的差異，來判斷是否合格；

d) 電阻測試：測試指定繞組之間的繞組電阻值，測試時(shí)可根據(jù)實(shí)際的環(huán)境溫度自動(dòng)折算到標(biāo)準(zhǔn)溫度下的電阻值；

e) 電感測試：測試指定繞組之間的繞組電感值；

f) 反電動(dòng)勢測試：電機(jī)軸通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)連接，通過測試軟件設(shè)定轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，測試其電機(jī)輸出反電動(dòng)勢電壓值；

g) 轉(zhuǎn)向測試：通過相位差判斷轉(zhuǎn)向；

h) 相序測試：通過伺服電機(jī)對拖反電動(dòng)勢判斷相序。

2.2 性能描述

2.2.1 直流耐壓測試

a) 輸出電壓設(shè)定范圍/精度：(100～3000)VDC；步幅：1V/步；精度：±(1%×設(shè)定值+5V)；失真度：<3%；

b) 電流上限設(shè)置范圍：(0～9999)μA/10mA；分辨率1μA/0.01mA；判斷誤差：±(1%×設(shè)定值+5 個(gè)字)；

c) 電流下限設(shè)置范圍：(0～999)μA；分辨率0.1μA；判斷誤差：±(1%×設(shè)定值+5 個(gè)字)；

d) 持續(xù)時(shí)間范圍：(1～999)s，精度：±(1%×設(shè)定值+0.1s)；

e) 直流電壓脈動(dòng)分量的有效值不超過5%，試驗(yàn)電壓從零緩慢地增加到500V，時(shí)間不少于3s,保持500V電壓1min，然后緩慢地降到零，時(shí)間不少于3s；

2.2.2 交流耐壓測試

a) 輸出電壓范圍：(200～3000)VAC，步幅：1V/步；精度：±(1%×設(shè)定值+5V)；失真度：<3%；

b) 輸出頻率50Hz/60Hz，精度：±0.1Hz；

c) 實(shí)際容量≥90%；

d) 擊穿電流范圍：(0.10～100.00)mA；精度：±(1%×讀數(shù)值+5 個(gè)字)；

e) 持續(xù)時(shí)間范圍：(0.5～999.9)s，精度：±(1%×設(shè)定值+0.1s)；

2.2.3 絕緣測試

a) 輸出電壓范圍：(100～2000)VDC，步幅：1V/步；精度：±(1%×設(shè)定值+3V)；

b) 紋波系數(shù)<5%；

c) 電阻測量范圍：(0.5～999.9)MΩ、(1000～9999)MΩ；精度：±(3%×讀數(shù)值+5個(gè)字)，≤100MΩ，±(5%×讀數(shù)值+8 個(gè)字)，>100MΩ；

d) 持續(xù)時(shí)間范圍：(0.5～999.9)s，精度：±(1%×設(shè)定值+0.1s)；

2.2.4 匝間測試

a) 脈沖電壓范圍：(200～3000)V，步幅：1V/步；精度：±(3%×設(shè)定值+10V)；匝間沖擊可設(shè)置1～100次，且具有連擊連判功能，匝間沖擊連擊時(shí)間30ms；

b) 波形參數(shù)面積、差面積，范圍：(0～99)%；分辨率0.1%，精度：±3.0%；

2.2.5 電阻測試

a) 電阻測量范圍:2mΩ～20kΩ；精度：±(0.3%×讀數(shù)值+3個(gè)字)(溫度補(bǔ)償關(guān))；

b) 溫度測量范圍：(0.0～60.0)℃，精度：±0.5℃；

c) 不平衡度：(0.0%～99.9%)、│電阻值-電阻平均值│/電阻平均值×100% ；

2.2.6 電感測試

a) 測試量程0.1μH～999H；

b) 測試頻率100Hz,120Hz,1kHz,10kHz；

c) 分辨率0.001mH；

d) 測試電平0.1V/0.3V/0.6V/1V；

e) 測試精度0.5%；

f) 不平衡度：(0.0%～99.9%)、│電阻值-電阻平均值│/電阻平均值×100% ；

2.2.7 反電動(dòng)勢測試

a) 電壓量程：1～300V(有效值顯示)；精度：±(0.2%讀數(shù)值+5個(gè)字)；分辨率：0.01V；

b) 轉(zhuǎn)速范圍：200～3000rpm；

2.2.8 轉(zhuǎn)向測試

判斷正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/不轉(zhuǎn)；

2.2.9 相序測試

判斷A-B-C/A-C-B；

2.2.10 其它性能指標(biāo)

a) 測試其他型號(hào)產(chǎn)品時(shí)，可通過更換專用工裝夾具實(shí)現(xiàn)測試；

b) 測試主機(jī)采用插拔式模塊化功能組件，內(nèi)部采用高壓繼電器進(jìn)行隔離。既提高測試效率，又保障測試穩(wěn)定和安全，避免串燒，抖動(dòng)等影響，便于日常維護(hù)和故障定位；

c) 主機(jī)內(nèi)置存儲(chǔ)，存儲(chǔ)格式為Excel/Word表格。主機(jī)為windows 操作系統(tǒng)，含2個(gè)USB接口，可直接插接鼠標(biāo)和U盤考取測試數(shù)據(jù)。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

直流風(fēng)機(jī)定子綜合測試系統(tǒng)主要由測試主機(jī)、切換單元、電參模塊、供電電源、測試工裝、測試機(jī)柜、測試軟件、工控機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等組成，首先將定子通過定位工裝固定在夾具上，再接通電源，通過導(dǎo)軌將轉(zhuǎn)子工裝與定子配合到一起，啟動(dòng)電機(jī)及控制器，模擬產(chǎn)品裝配后狀態(tài)環(huán)境，對定子上述性能指標(biāo)進(jìn)行綜合測試。電機(jī)驅(qū)動(dòng)測試系統(tǒng)配置為

圖1 設(shè)備工位示意圖

雙工位，更大程度減少工裝更換次數(shù)及調(diào)整精度所浪費(fèi)的時(shí)間，提高效率。

工位部分主要由顯示器、頂板、電機(jī)、轉(zhuǎn)子工裝、夾具等組成，將被測定子通過夾具固定后進(jìn)行測量。下表中將風(fēng)機(jī)定子數(shù)據(jù)相似的定子歸納到一套轉(zhuǎn)子工裝里，同時(shí)工位1僅需一套夾具來固定定子，工位1所測試定子均為內(nèi)徑大于φ16的定子，這樣所做的定位工裝芯軸可做成錐形，然后通過調(diào)整定子在工裝上的固定高度，使內(nèi)徑大于φ16的定子均能固定到同一個(gè)工裝上，故下表中前五種轉(zhuǎn)子均能應(yīng)用到一種定子定位工裝上，第6～7種定子由于內(nèi)徑較小，無法將定位工裝芯軸做成錐形，但可以做到數(shù)據(jù)類似的幾種定子兼用一個(gè)定位工裝及轉(zhuǎn)子工裝。

圖2 轉(zhuǎn)子工裝數(shù)據(jù)示例 圖3 轉(zhuǎn)子工裝尺寸示例

表1 定子數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

結(jié)合表1中定子數(shù)據(jù)及圖2各部分?jǐn)?shù)據(jù)示例，可對有測試需求的定子進(jìn)行分類制作定位工裝及轉(zhuǎn)子工裝，這樣既能同時(shí)滿足了產(chǎn)品性能測試需求，又能滿足一臺(tái)測試設(shè)備測試不同定子的需求。圖3為轉(zhuǎn)子工裝尺寸，為保證精度，圖示尺寸均為固定值，通過所有不同轉(zhuǎn)子具有同樣的定位方式來保證精度，只需通過改變轉(zhuǎn)子工裝外徑、內(nèi)徑及磁鐵配合間隙即可制作不同轉(zhuǎn)子工裝。

4 結(jié)束語

隨著社會(huì)的競爭愈發(fā)激烈，對于質(zhì)量與效率的要求也越來越高，本文淺析的直流風(fēng)機(jī)定子綜合測試方法可在定子未裝配狀態(tài)下進(jìn)行性能測試，及早發(fā)現(xiàn)問題，減小損失，提高效率，同時(shí)對于種類多的定子，通過設(shè)計(jì)錐形工裝及同類轉(zhuǎn)子工裝，使設(shè)備的工裝數(shù)量減少，同時(shí)保證了設(shè)備精度，此方法可以應(yīng)用到其他同類型設(shè)備中，通過信息歸納，整理，在達(dá)到目的的同時(shí)，使流程簡化，節(jié)省資源。