現場電機設備電氣安全測試解決案例_Klaus Leibold——METRAHIT COIL 數字萬用表

簡介

診斷, 維護及維修電機設備需要檢查大量的電氣量，以及功能和電氣安全測試。為此需要若干測量和測試儀器，有些儀器只能有條件地攜帶，因此不適合在現場使用。 METRAHIT COIL 數字萬用表避免了這個缺點。

同步設備和電機

在同步電機中, 磁化的轉子始終與定子磁場同步轉動。 可以是三相同步電機也可以是單相同步電機——兩相同步電機相當少見。同步電機可以布置成發電機或者是電動機。

同步電機是一種具有轉子的同步電機，其轉子與定子內的旋轉磁場同步旋轉。旋轉磁場的頻率和磁極對數決定了轉速。

轉子的恒定磁場是由永磁體連續激發或者由轉子上的線圈單獨電磁激發。

同步電機的優缺點

同步電機不包括換向器，而這在直流電機中是必需的–只要非常小的勵磁功率通過滑環供給電機用于單獨激發同步電機。而勵磁和無刷勵磁的情況就不需要。

速度與工作頻率的剛性關系對于要求獨立于負載而得到穩定轉速的應用是有利的。變速驅動單元也可以在變頻器的幫助下實現。

然而，三相供電系統在某些情況下難以自動啟動，這是一個缺點。

異步設備和電機

在三相異步電機中，轉子在發電機中運行在定子旋轉磁場的前面，而在電動機中則在定子旋轉磁場的后面。之間的不同是由于兩種不同類型的轉子:短路或鼠籠式轉子兩端的導電棒是短路的,滑環轉子在轉子繞組的兩端是引出至接線盒的。

為了降低高啟動電流，采用了特殊的啟動程序。通常采用經典的星-三角連接。就電子學而言，通常用變頻器來控制速度。啟動設備是一種額外的措施，例如在重型啟動的情況下使用。

異步電機的優缺點

異步電機不需要換向器或電刷，因此使用壽命長。

它們堅固耐用，價格低廉，這使它們在驅動技術領域成為一個多面手，還可以輸出高扭矩值。

直接起動所需的大啟動電流是一個缺點。此外，電機也可能經常打滑，轉速不穩定。三相異步電動機旋轉磁場需要三相。在單相異步電機的情況下，旋轉磁場是由一個額外電容產生的，它造成了一個90°相移，作為第二相。

檢測方法

電機的電氣安全和正常的功能可通過多種方法進行測試。除其他外，還需為電氣安全需要進行以下測量和測試:保護導體電阻、絕緣電阻、泄漏電流、剩余電壓和高壓測試。

電動機出現的問題可能是由電氣或機械原因引起的。本文不探討機械原因。

電氣原因包括繞組、控制器或電子器件的故障。通過比較多相電機繞組的電氣特性來檢測繞組的絕緣缺陷或短路，這種方法既適用于定子繞組，也適用于轉子繞組。在單相電機的情況下，可以與已知的好值進行比較，例如從一個新電機所獲得的值。必須注意的是，這些電氣特性受電機溫度的影響，而故障通常只發生在施加工作電壓時。

電子設備的檢查，例如變頻器，在現場是不切實際的，因為為此目的需要大量的測試程序。由于這個原因，通常在測試電機絕緣缺陷和繞組短路后需要更換電子設備。

目前先進的是使用萬用表、絕緣測試儀和電機繞組測試儀。到目前為止，后者只能作為臺式儀器，只有在有條件的情況下才適合在現場使用。

從繞組到外殼和端子之間的電阻可以用簡單的萬用表測量。如果從繞組到外殼有一個可測量的電阻，絕緣就損壞了。然而，相反的觀點認為絕緣在過載的情況下沒有受到任何損害是不能保證的。只有當絕緣測試儀的測試電壓大于相應的工作電壓時，才能得出這一結論。接線端子之間的繞組電阻可以作為線圈內任何可能短路的指示器。如果定子或轉子的所有繞組的導通電阻幾乎相同，則繞組可能沒有短路。然而，該測試不適用于粗線和電阻水平難以測量的繞組。此外，只有在施加工作電壓時才發生的繞組短路不能用這種方法檢測。具有浪涌電壓測試的測試儀器可以提供可靠的結果—除非是永磁電機，永磁磁場根據轉子的位置影響測量結果。當比較繞組的測量結果時，必須考慮到，即使是好的電機，由于制造公差，各個繞組的電值也是不同的。

需要指出的是，用人體感覺器官進行檢查可以提供有關可能出現問題的信息。電氣故障可以經常看到或聞到！

測試和診斷用的設備

目前市場上可用的先進的設備可以分類如下:

電氣安全:

• 電氣測試儀器用于保護導體電阻、絕緣電阻和漏電流的測量

• 高壓測試儀器

功能測試:

• 電機檢查器，具有絕緣電阻測量、電阻測量、電感測量等功能

• 具有高測試電壓的絕緣電阻測量儀器

• 檢測繞組短路的浪涌電壓測試儀

數字萬用表METRAHIT COIL

所有重要的測量和測試電機功能整合在一個單一的手持儀器- 絕緣測量儀器METRAHIT COIL，其是一個數字萬用表，絕緣測量儀器和電機繞組測試儀。

通過手持現場儀器檢測短路線圈。測量以1kv進行，這也使它有可能檢測到只有在工作條件下才會發生的誤差。多相電機的繞組短路是通過比較各個繞組的測量值來檢測的，這適用于三角形或星形連接的電機。

在單相電機的情況下，可與已知的參考值進行比較。

浪涌電壓測試方法的描述

實際測量的是使用測試適配器對一個L C并聯諧振電路的時間常數，包括電機線圈和電容器,電感范圍大約在1 0 μH到50 mH。電感測量范圍可以通過簡單的改變電容進行調整。

并聯諧振電路的浪涌電壓測試原理

電容器充電1000伏后，通過LC電路放電。測量前兩個零點之間的衰減時間，并顯示在LCD上。時間常數與繞組的電感成正比。所有的線圈都要一個接一個地測量。測量值之間的偏差以百分比的形式顯示在模擬刻度上。在良好電機的情況下，偏差在幾個百分點之內。當偏差大于10%時，可假定繞組短路。由于測量結果受電機質量的影響，無法精確的值。

電機繞組測試儀METRAHIT COIL

應用，優點和缺點

第一個使用電機繞組測試儀METRAHIT COIL的客戶是一家電動叉車制造商。

在叉車的案例中，驅動系統故障的主要原因是變頻器，因此，到目前為止，大部分都是更換變頻器。如果問題與電機繞組有關，在過去，在現場是不可能立即確定的，但直到變頻器在幾個昂貴的工作時間內被不必要地更換后，才可能確定。因此，分期投資在一個絕緣測量儀器METRAHIT COIL非常快，可以覆蓋成本，避免了不必要的更換單個變頻器。

缺點是通過浪涌電壓試驗來檢測繞組短路，對永磁電機來說不能提供明確的結果。現場電機設備電氣安全測試解決案例。

應用：現場電機設備電氣安全測試解決案例

應用包括電力驅動技術，電機和汽車制造，特別是在維修和服務領域的故障排除和電氣安全測試。