专利名称:异步电机机功电功测试仪的制作方法
本实用新型属于对三相异步电机的轴上输出机械功率、输入电功率、效率等电机性能指标进行测定的简便测试仪表。
异步电机轴上输出机械功率及其效率是电机重要的性能指标之一，在工厂的产品试验、学校实验室的教学实验，均需对此作出测量。此外，在实际生产现场中，也常需对运行中的异步电机测量轴上输出的机械功率，以便于对其拖动对象进行现场监示和有关研究，以能更好地利用能源和节约能源。目前，比较先进、方便的测量工具是扭矩传感器与二次显示仪表相配合的数字式转速转矩功率仪，它能直接用数字显示出电机输出功率，但测量前必须变更原电机机组底板，加装扭矩传感器，这就大大增长了电机的轴向尺寸，为保证测量精度，还必须严格要求三轴同心，安装、调整的工作量很大，精确测量时需按实测即时环境温度来修正传感器系数。且价格昂贵，难于在现场使用。
本实用新型的目的，在于寻求一种结构比较简单，测量方便，经济实用而有足够精度的电机轴上输出机械功率及输入电功率的测量仪表。
本实用新型的构思是第一步在电机内加装少量的测试线圈；第二步对普通三相电功率表作简单的改装。即可采用间读式或直读式两种方式测量电机的输出机械功率。其中间读式测量只需采取第一步并经简单计算即可得较高精度的输出机械功率；直读式测量采取第一第二步即可在功率表表面上直接读出输出机械功率。这两种测量方式详细介绍如下间读式测量是以新推导得出的输出功率关系式P2＝ (n)/(n1) (W－PFe)－Pmech－PS为依据的，当我们分别在电机三相定子绕组(每相一个极相组)上嵌放相应三相测试线圈〔1〕，其空间分布相差120°电角度，接法与定子三相绕组一致，匝数为原相绕组的1／4，线径取在0.2mm至0.5mm之间。将普通三相电功率表的电压端钮接至三相测试线圈，电流线圈仍按常规串接到电源上。则功率表的读数为W，n、n1、PFe、Pmech、PS分别为异步电机的转速、同步转速、铁耗、机械损耗、负载杂散损耗，它们均可用常规方法测出，或者较简单地从额定电压下空载试验点定出Po'＝PFe＋Pmech＝Po－3I2Or1，式中Po是电机空载输入电功率，IO是定子空载相电流，r1是定子相电阻；再得出额定负载下的PSN后，其它负载下PS可按线性变化决定。因此按前关系式即可计算得出输出机械功率。本式不含随温度而变的铜耗项，因而不需实测电机温度。
直读式测量是以输出功率关系式P2≈ (n)/(n1) 〔W－(pFe＋pmech)〕－PS＝ (n)/(n1) W’－
PSP2≈( (n)/(n1) －
PS)W’＝(1－
)W’为依据的，式中各量含义与前相同，电功率表的接法与前相同，所不同的是在表的电流线圈上利用不变损耗补偿变压器〔2〕和损耗补偿线圈〔3〕补偿(PFe＋Pmech)后得W’，再利用转速补偿线路〔4〕补偿可变损耗，即可在功率表上直读P2。不变损耗补偿变压器和转速补偿线路内所用变压器均要求短路阻抗小，空载电流小。为此可选用优质环形铁心。铁心在工作电压范围内不饱和，线圈密绕。其设计可按常规方法，接线参看附图一、图二。缠绕在表电流线圈上的损耗补偿线圈所通过的补偿电流按下式确定Ib＝(1.15～1.25)× (P′o)/(Vx) × (Wc)/(Wb) ，式中测量时若用电流互感器，Po′应除以变比再代入，Vx为电机线电压，Wc为原电功率表电流线圈匝数，Wb为损耗补偿线圈匝数。参照电功率表电流线圈所取电流密度，即可确定损耗补偿线圈的线规。转速补偿线路由串在功率表电流线圈上的附加电阻Rf、变压器、桥式整流器、二级运算放大器和一级三级管放大电路组成。Rf的大小取决于能使整流器输出2～3伏电压。二级运算放大器的放大倍数由下式决定(
· (I1n)/(I10) )／(y－1)＝(X－ (I1n)/(I10) )／(X－1)，经整理后可得y＝a(x＋b)，其中x为定子电流(以定子空载电流I10为基值)的标么值，y为转速补偿电流(以空载时所需补偿电流为基值)的标么值，则a即为放大倍数，图中x取自整流器输出的分电压，b取自外加固定电压，x、b均从第一级运算放大器迭加输入。其余部分可按常规方法设计、调整得到。须注意转速补偿是在由空载到满载均显示正功率的那个单元表上进行的(往往是接c相的单元表)，同时应校准一个点(额定负载点)，方法是移动x点，使｜x｜逐渐由等于｜b｜到大于｜b｜，直至可变功率损耗补偿量合适为止。如此经两次补偿，普通电功率表即可显示异步电机的输出机械功率。
本实用新型面板上安装了一个电流表可观察不变损耗的补偿电流大小，有可调变阻器可调节补偿电流以适应不同规格电机的需要。有一个检测孔可测出转速补偿量，面板上还有二个开关，使得功率表表头既可测出电机的输入电功率(补偿全切除，表的电压端钮接回电源线电压)又可按间读式(未加补偿)或直读式(加上补偿)测出电机的输出机械功率，并可计算得出负载稳定时电机的效率，一表数用，给用户提供了方便。
本实用新型的优点是结构简单，不需增加轴向和径向尺寸；测量简便、快捷；精确度较高，其中间读式达0.5－1.0级，直读式0.5－1.5级；一表多用，且扩大量程方便；造价低廉。尤其适用于电机组件结构紧凑不便于用其他手法测量功率的场合以及异步电机运行现场的功率监测。使一般的异步电机还既可作动力机械又可作测功机械，扩大了产品的使用范围。
图一为测试线圈〔1〕、不变损耗补偿变压器〔2〕及补偿线圈〔3〕的连接线路示意图，图二为转速补偿线路〔4〕的示意图。
实施样机的安装调整如上所述，其数据如下不变损耗补偿变压器采用电流互感器的环形铁心，截面2.75cm2，原边匝数1900，线径0.31mm，付边匝数14，线径0.96mm。损耗补偿线圈匝数8，线径0.96mm。转速补偿变压器亦采用环形铁心，截面2.75cm2，原边匝数200，线径0.96mm，付边匝数200，线径0.96mm。附加电阻Rf＝0.7Ω，运算放大器型号LM324N。采用直读式测量的输出机械功率值与数字式转速转矩功率仪测量的功率值相比，在电机(Y90L－4，1.5KW)(0.15～1.33)PN范围内，相差值不超过15W，精度在1.0级以内。
权利要求
1.由三相电功率表改装的间读式异步电机机功电功测试仪，其特征在于，a)电功率表的电压端钮接到三相测试线圈[1]上，b)电机输出机械功率P2＝ (n)/(n1) (W-PFe)-Pmech-PS，式中W为电压端钮接到三相测试线圈，电流线圈串接到电机电源上的功率表读数，n、n1、pFe，pmech，ps分别为异步电机的转速、同步转速、铁耗、机械损耗、负载杂耗，
2.根据权利要求
1所述的异步电机机功电功测试仪，其特征在于三相测试线圈分别嵌放于三相定子绕组的一个极相组上且其空间分布相差120°电角度，接法与定子三相绕组一致，线径取0.2mm至0.5mm，匝数为原相绕组的1／4。
3.由三相电功率表改装的直读式异步电机机功电功测试仪，其特征在于，a)有不变损耗补偿变压器〔2〕及补偿线圈〔3〕，b)有转速补偿线路〔4〕，c)表上读数为电机输出机械功率P2≈( (n)/(n1) －
PS)(W－pFe－pmech)，式中各量含义与前相同，
PS为pS／P2，
4.根据权利要求
3所述异步电机机功电功测试仪，其特征在于不变损耗补偿变压器的原边并接在功率表的电压端钮上，付边并接在其补偿线圈上，转速补偿线路内的变压器原边并接在表的电流线圈及Rf上，付边接整流器，此两变压器均要求空载电流小，短路阻抗小，铁心在工作电压范围内不饱和，线圈密绕，
5.根据权利要求
3、4所述异步电机机功电功测试仪，其特征在于缠绕在表电流线圈上的损耗补偿线圈通过的电流为(1.15～1.25) (P'0)/(VX) · (WC)/(Wb) ，式中Po′＝pmech＋pFe＝Po－3I2Or1，VX为电机线电压，Wc、Wb分别为表电流线圈与补偿线圈的匝数，再参照表电流线圈所用电流密度，确定补偿线圈的线规，
6.根据权利要求
3、4、5所述异步电机机功电功测试仪，其特征在于转速补偿线路〔4〕由串接在功率表电流线圈上的附加电阻Rf、变压器、整流器、二级运算放大器和一级三极管放大电路所组成，其中Rf的大小取决于能使整流器输出2～3伏电压，二级运放器的放大倍数由下式决定(Y－
· (I1n)/(I10) )／(Y－1)＝(X－ (I1n)/(I10) )／(X－1)，经整理可得Y＝a(X＋b)，则a即为放大倍数，b取自外加固定电压，X取自整流器输出的分电压，b、X均从第一级运放器迭加输入，
PS为pS／P2。
专利摘要
将普通三相电功率表改装并分别在异步电机三相定子绕组(每相一个极相组)上嵌放三相测试线圈，即可在功率表的表面上直接读出异步电机的输出机械功率，精度为0.5～1.5级，或经简单计算间接地得到异步电机的输出机械功率，精度为0.5～1.0级。本实用新型面板上安装了二个开机，使其既可测异步电机的输入电功率又可按以上两种方式测输出机械功率，并可计算得出负载稳定时的效率。安装、测量方便，造价低廉，直读式表尤其适用于异步电机的现场监测。
文档编号G01R31/34GK86205248SQ86205248
公开日1987年6月17日 申请日期1986年7月18日
发明者李碧新 申请人:广东机械学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan