直流電機(jī)的短路測試與直流電機(jī)電樞電流變化率測試電路

　　電機(jī)（英文：Electric machinery，俗稱“馬達(dá)”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母M（舊標(biāo)準(zhǔn)用D）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動力源。發(fā)電機(jī)在電路中用字母G表示。它的主要作用是利用電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

　　直流電機(jī)（direct current machine）是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能（直流電動機(jī)）或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能（直流發(fā)電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動機(jī)運(yùn)行時是直流電動機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

　　直流電機(jī)短路實(shí)驗(yàn)方法

　　由于直流電機(jī)在短路運(yùn)行時的自勵作用，將使電樞電流達(dá)到很大數(shù)值，可能使電機(jī)受到損害。為保證電機(jī)可靠運(yùn)行及穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，必須對直流電機(jī)進(jìn)行短路試驗(yàn)，下面本文根據(jù)國標(biāo)規(guī)定的直流電機(jī)試驗(yàn)方法對直流電機(jī)短路試驗(yàn)進(jìn)行介紹。

　　1、具有串勵繞組的電機(jī)在發(fā)電機(jī)方式下的短路試驗(yàn)方法

　　電機(jī)接成他勵，串勵繞組反向接入（差復(fù)勵）。用感應(yīng)法檢查其極性，在電機(jī)靜止時，主極繞組中交替地接通、斷開勵磁電流（應(yīng)不超過額定值的20%），用直流電壓表在串勵繞組兩端測量其感應(yīng)電勢的極性（圖1a），如在接通勵磁電流瞬時串勵繞組中的感應(yīng)電勢使電壓表正向偏轉(zhuǎn)，則主極繞組中接通電源正端和串勵繞組中接電壓表的正端為同極性。

　　將被試電機(jī)按空載發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，勵磁電源的極性與前相同，用電壓表測電樞兩端電壓的極性，然后停機(jī)將串勵的正端與空載發(fā)電機(jī)電壓的負(fù)端相連接，此時串勵繞組即為反向接入（圖1b）。

　　2、在發(fā)電機(jī)方式下用功率擴(kuò)大機(jī)控制勵磁的短路試驗(yàn)方法

　　Ak1——控制繞組，擴(kuò)大機(jī)的主勵磁繞組；Ak2——控制繞組，由于擴(kuò)大機(jī)剩磁電壓較高，用以減小其剩磁；Ak3——控制繞組，用以抑制自勵作用

　　在發(fā)電機(jī)方式下用功率擴(kuò)大機(jī)控制勵磁的短路方法試驗(yàn)原理圖如上圖2所示，按照圖2所示負(fù)載試驗(yàn)時R4應(yīng)短接。

　　如果沒有功率擴(kuò)大機(jī)，可用復(fù)勵直流發(fā)電機(jī)代替，將其串勵繞組代替Ak3，接成差復(fù)勵，或者用兩臺串聯(lián)（其電勢方向相反）的勵磁機(jī)供被試電機(jī)勵磁（如圖3所示）。

　　3、臨時纏繞串勵繞組的短路試驗(yàn)方法

　　在主極上臨時纏繞一個串勵繞組，其極性仍用感應(yīng)法確定（圖4）。

　　4、將一半主極繞組反接的短路試驗(yàn)方法

　　將并勵或串勵（對串勵電機(jī)）繞組分成相同的兩組，一組他勵（為防止剩磁電壓使發(fā)電機(jī)短路時沖擊電流太大，勵磁方法應(yīng)與剩磁方向相反），另一組則并聯(lián)在電樞兩端（圖5）。

　　上述四種方法，不但在發(fā)電機(jī)方式下短路時是必需的，而且在大功率的直流電機(jī)作負(fù)載試驗(yàn)時，為使其安全可靠地調(diào)節(jié)，穩(wěn)定地運(yùn)行，也是常采用的，第一種和第三種短路試驗(yàn)方法適用于回饋運(yùn)行時的輔助電機(jī)，第二種短路試驗(yàn)方法適用于被試電機(jī)及輔助電機(jī)。

　　直流電機(jī)電樞電流變化率測定電流及計(jì)算方法

　　直流電機(jī)電樞電流變化率是與換向級磁通密切相關(guān)的物理量，在直流電機(jī)測試中是一項(xiàng)重要被測參量，在電機(jī)故障診斷檢測中對電樞電流變化率進(jìn)行測試可以有效的幫助被試電機(jī)故障分析。下面本文根據(jù)直流電機(jī)測試方法對電樞電流變化率測定電路及計(jì)算方法進(jìn)行介紹。

　　1、電樞電流變化率測定方法

　　電樞電流的最大變化率必須在電機(jī)允許的換向火花等級下測定。測定時，保持勵磁電壓不變，對復(fù)勵電機(jī)應(yīng)將串勵繞組斷開，對串勵電機(jī)應(yīng)有獨(dú)立的直流電源作他勵勵磁。

　　Rad——電機(jī)接線端接入電阻；

　　Lad——電機(jī)接線端接入電感；

　　S——回路開關(guān)。

　　當(dāng)電機(jī)在電動機(jī)狀態(tài)下空載運(yùn)行達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，斷開電機(jī)電樞電源并將適當(dāng)?shù)?a target="_blank">電阻器和電抗器接入電樞回路，使電機(jī)處于能耗制動狀態(tài)，同時進(jìn)行換向檢查，如果換向火花等級不是電機(jī)運(yùn)行的等級，就要改變試驗(yàn)線路的參數(shù)反復(fù)進(jìn)行測試，一直得到最大運(yùn)行的電流變化率。改變電路參數(shù)可改變外接電阻器或電抗器的數(shù)值，也可以在測試前預(yù)先調(diào)節(jié)勵磁電流的數(shù)值。

　　采用波形采集記錄設(shè)備記錄電流波形，從而得到電流變化率曲線，下圖所示為電流變化率曲線。

　　2、電樞電流變化率測試結(jié)果的計(jì)算

　　電流變化的平均速率由下式計(jì)算：

　　初始電流變化率由下式求取：

　　式中：T=3t，是電流從零增加到95%Imax的時間，s；

　　式中：

　　Lac和Rac為電機(jī)內(nèi)電樞回路的電感和電阻值；

　　Lad和Rad為電機(jī)出線端接入的電感和電阻值。

　　3、電樞電流變化率測試電路參數(shù)的估算

　　所需制動電阻值的初步估算，按下式計(jì)算：