实用电机设计计算手册直流电机
根据 GB 755 和相关产品技术条件的规定 ,
直流电机应进行型式试验和检查试验 , 为了确
定电机的电气和力学性能是否全面达到技术要
求应进行型式试验 ; 若为了确定电机是否处于
电气和机械上的正常工作状态 , 其试验内容较
为简单 . 通常称之为检査试验 。 型式试验项
目有 :
① 机械检查 。
② 绕组对机壳及绕组相互之间绝缘电阻的
测定 。
③ 绕组在实际冷态下直流电阻的测定 。
④ 旋转方向的检查 。
⑤ 额定负载试验 。
⑥ 偶然过电流试验 ( 同时检査换向 ) 。
⑦ 短时过转矩或短时过电流试验 ( 同时检
査换向 ) 。
⑧ 正逆两个转向的转速差测试 。
⑨ 超速试验。
⑩ 振动的测定 。
⑪ 短时升高电压试验 。
⑫ 耐电压试验 。
⑬ 温升试验 。
⑭ 效率的测定 。
⑮ 空载特性的测定 。
⑯ 噪声的测定 。
⑰ 转动惯量的测定 ( 该项目仅在新产品试
制完成时进行 ) 。
⑬ 无火花换向区域的测定 。
⑲ 特性曲线的测定 《 = / ( / ) 或 M = / ( M ) 。
一些特殊的试验介绍如下 。
1 . 旋转方向的检查及正逆两个转向的转速
差测试
对设有单一旋转方向标示的电机 , 要进行旋
转方向检查 , 按相关标准 , 电机线端标志与旋转
方向的规定 , 直流电机的出线端应有字母标志 ,
并在它的后面加有数字 , 1 表示起端 , 2 表示末
端 。 出线端标志见表 7 - 3 。
对可正逆转的电机 , 电刷位置应在中性线
上 , 在额定负载和励磁电流为额定值的情况下 ,
正逆两个转向的转速差 , 应不超过两者算术平均
值的 5 % 。
直流电机的中性线位置就是当电机的励磁
和转速不变时可以得到最大空载电动势的电刷
所在位置 。 电机制造厂在电机出厂前应将刷架
位置做好标记 。
电刷与换向器的接触至少不应小于电刷面
积的 75 % , 确定电刷中性线位置的方法有如下
几种 。
1 ) 感应法根据主极绕组和静止的电枢绕
组之间的变压器关系可知 , 当电刷在中性线位置
时 • 在主极绕组中建立一交变磁场 , 此时在电枢
绕组中感应产生的变压器电势应该等于零 , 通常
试验步骤如下 :
用一灵敏的磁电式毫伏表 ( 最好选用零刻度
在中间的 ) 接至相邻的两组电刷上见图 7 - 13 毫
伏表的量程应该接在较大的量限上 。 在主极绕
组中通一直流电流 , 此电流一般不大于额定励磁
电流的 10 % 。 交替接通和断开励磁电流 , 如果
电刷不在中性线位置上 , 则毫伏表指针偏转 , 电
刷远离中性线越远 , 毫伏表指针偏转越大 , 此时
应该把刷架位置沿着使毫伏表指针偏转减小的
方向移动 , 直至毫伏表的指示为零为止 。 此时电
刷所在的位置即可认为是中性线 。
由于电刷与换向器的接触一般不可能完全
吻合 , 触点的位置随刷架或换向器的微小位移而
变化 ; 所以当把刷架固定以后 , 毫伏表又开始指
示出或大或小的偏转 ; 此时应再细心地调整刷
架 , 使毫伏表的指示最接近零为止 。
2 ) 正反转发电机法此法用于可逆转电机
寻找电刷中性线位置 。 试验时 , 电机他励 , 在保
持转速 、 励磁电流及负载电流 ( 接近额定值 ) 不变
的情况下 , 测量电机在正转及反转时的电枢电
压 。 如果两者不相等 , 应逐步移动刷架位置 , 直
到在正转及反转两个方向上的电压数值最接近
时为止 , 此时电刷所在的位置即可认为是中
性线 。
3 ) 正反转电动机法此法用于可逆转电动
机寻找电刷中性线 。 试验时 , 使电机在恒电压 、
恒磁场电流及恒负载下工作 ( 接近额定值 ) . 测量
两个转向的转速 。 如果转速不相等 , 应逐步移动
电刷位置 , 直到两个方向的转速数最接近为止 。
此时电刷所在位置即可认为是中性线 。
4 ) 零转矩法电刷放在中性线上 , 在电枢
和换向极中通人电流 , 主极磁场无励磁 , 当将主
极剩磁减少到零时 . 电动机转矩为零 。 把主极磁
场剩磁减少到零的方法是 : 在磁极绕组中通以
低频交流电流 , 并逐步改变交流电流从额定值降
到零 。 这样 . 剩磁将为零 。 此低频交流可以由直
流电源通过人工操作把开关正反接人电路来获
得 。 试验时 , 主磁场线圈 ( 并励和串励 〉 都开路 。
凭观察 . 将电刷大致放在中性位置 , 以 75 %
100 % 额定电流通人电枢和换向极绕组 。 假如电
刷不在中性线 , 则电枢将顺着电刷偏离中性线的
同一方向转动 , 此时应将电刷朝反方向移动直至
转动停止为止 。 作好此时电刷位置的标记 。 继
续朝同方向移动电刷 , 直至电枢向相反方向转
动 , 再反向移动电刷 , 直至转动停止 , 标记好新的
电刷位置 。 中性线即是在这两个标记中间的位
置上 。
注意 : 当电刷不在中性线位置时 , 若电机为
串励特性 . 试验时必须要小心 , 防止电机超速 。
2 . 效 率 的 测 定
电机的输出功率与输人功率之比称为效率 。
直流电机的效率是衡量质量的一个主要技术经
济指标 。 效率测定应在额定电压和额定转速下
进行 。 调速电动机的效率应在基速下测定 。
效率的测定有直接测定法和间接测定法 。
后者包括损耗分析法和回馈法 。 若无其他规定 ,
电机效率的保证值一般为用间接法测得的值 。
用损耗分析法测定效率的容差为 : 50 kW
及以下电机 , 一 0.15 ( 1 _ J ? ) ; 50 kW 以上电机 ,
—
0.10 ( 1 — 7 ) 。
下面举例说明用损耗分析法确定效率 。
已知直流他励电动机功率 P 2 = 30 kW , 额
定电压 UN = 440 V , 电 机 额 定 电 流 =
79 . 6 A 。
额定励磁电流 / f = 3 . 93 A
他 励 电 压 = 1 8 0 V
换算至基准工作温度 115 ° C ( F 级绝缘 ) 时的
绕组电阻 ; 电枢绕组电阻是 0.242 fi . 换向极绕
组是 0.225 n 。
电枢回路绕组电阻之和