如何定制電機出廠試驗設(shè)備電機檢測設(shè)備

1、 電機整機出廠試驗設(shè)備如何選型 上海億緒電機測控科技有限公司 楊 建 專家介紹：國家中小型電機及系統(tǒng)研究中心 （電機檢測資深專家）上海電器科學(xué)研究所（集團）有限公司（高級工程師）原上海躍進電機廠檢測設(shè)備部（科長）一、前言電機檢測設(shè)備的使用方（通常是電機制造廠或電機修理廠）希望得到一套電機試驗設(shè)備，用于檢測自己制造或維修的電機產(chǎn)品，電機制造設(shè)備制造方希望為使用方提供一套合適的產(chǎn)品。但由于電機檢測設(shè)備并不是一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，它的情況千變?nèi)f化，在定制時需要非常專業(yè)的描述。而現(xiàn)實的情況是使用方往往不能足夠準(zhǔn)確、完整地描述自己的需求，或者使用方以為自己說得足夠明白了，但制造方的理解與其并不相同。使用方和制造

2、方很難在一開始將所有細(xì)節(jié)都約定好，這就導(dǎo)致簽的合同很粗糙，一方面為后來糾紛埋下了隱患，另一方面，產(chǎn)品的最終性能也未必符合使用方的原意。最終造成制造方努力提供的產(chǎn)品不能或不能完全滿足使用方的要求。本文的目的意在盡量地降低這種粗糙，希望提供一個盡可能較全面的常規(guī)框架，方便使用方和制造方的溝通。本文主要探討三相（兼顧單相）鼠籠式異步電動機，其它電機也可參考。二、描述被測電機概況勾通被測電機的適用標(biāo)準(zhǔn)和試驗方法對占市場絕大部分的常見電機，如：直流電動機、直流發(fā)電機、交流異步電動機、交流同步電動機、交流同步發(fā)電機只要準(zhǔn)確說明是何種電機，制造方一般都會明白。但一些不太常見的電機，如：振動電機、電梯曳引機等

3、冷門電機，制造方不一定有其試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，一般最好由使用方提供。還有一些沒有試驗方法國家標(biāo)準(zhǔn)的，就需要使用方提供試驗大綱或相應(yīng)的技術(shù)條件之類的技術(shù)協(xié)議，或者與設(shè)備制造方共同商議。被測電機的大小電機檢測設(shè)備的使用方一般喜歡用電機的中心高來描述自己生產(chǎn)的電機的大小，這種考慮可能是基于自己設(shè)備的生產(chǎn)能力。但設(shè)備制造方更希望用最大電流來描述被測電機的大小，包括最大堵轉(zhuǎn)電流和最大空載電流。一般認(rèn)為這兩種描述是可以相互換算的，歷史上也曾確實如此。不幸的是現(xiàn)在情況發(fā)生了變化，許多設(shè)備使用方都在不斷地挖掘自己生產(chǎn)的電機產(chǎn)品的潛力，如：加長鐵芯，進行電機擴容。不少廠家生產(chǎn)的電機已經(jīng)比型譜大了一個甚至二個（或以上的

4、）功率等級。這就使設(shè)備使用方和生產(chǎn)方對同一中心高的電流預(yù)期有了各自不同的理解，造成產(chǎn)品驗收時的矛盾。所以，若使用方與生產(chǎn)方如約定以中心高作為電機的大小的描述方法時，應(yīng)附加說明此中心高的最大功率。被測電機的額定電壓電機檢測設(shè)備的使用方通常會將其可能的使用電壓統(tǒng)統(tǒng)考慮在計劃中，但這通常會明顯增加設(shè)備的制造成本，所以在提出電壓要求時，必需對自己的需求與價格期望有一個糾結(jié)的取舍。因此，將自己的需求與對價格的期望充分地告訴制造方，與制造方協(xié)商一個合理的電壓解決方案，通常是取得雙贏的關(guān)鍵一步。當(dāng)然，這需要被選中的制造方具有足夠的經(jīng)驗和智慧。描述電流與電壓時需要注意的問題電機檢測設(shè)備中最重要關(guān)鍵問題之一是電

5、源方案。這是決定系統(tǒng)成本或性價比的最關(guān)鍵因素。電源的成本與電源的功率成正比，若電機檢測設(shè)備的使用方提出了一個多電壓測試系統(tǒng)的需求，就有必要分別對每個電壓提出具體的電流（或功率）要求。通常來說，高壓電機電流小，低壓電機電流大，如果籠統(tǒng)地只提系統(tǒng)的最高電壓和最大電流，會造成測試系統(tǒng)的電源功率不合理地增大，對制造方來說提高了成本，對使用方來說沒有使用價值，只能是浪費。只有充分說明使用方對電源的需求，制造方才有可能提出最合理的電源方案。被測電機的功率電機檢測設(shè)備的使用方常以功率來描述電機的大小，通常情況下這是沒問題的。但若碰到一些有特殊情況的電機（如：機械結(jié)構(gòu)上有特殊有較高密封要求的電機），其本身的機

6、械阻力較大，啟動時間與空載電流都比正常電機要大。所以，制造方還是希望使用方盡可能用電流而不是功率來描述電機的大小，若一定要用功率來描述，應(yīng)對可能的特殊情況進行事先提醒。電流問題牽涉到電源（包括變壓器）的大小，纜線的粗細(xì)，接觸器的大小，甚至柜殼的結(jié)構(gòu)大小，等到設(shè)備造好后，就木已成舟，很難更改了。問題是使用方往往意識不到其電機的特殊性，故在此提出，以引起雙方的注意。電機引出線接法電機檢測設(shè)備使用方的普通電機產(chǎn)品在測試時是只接3端還是接6端（若單相電機，相應(yīng)為接2端還是接4端。因為有主副線圈，還有3端選項）。若是3端引出的電機，測試時自然只能接3端；若是6端引出的電機，測試時已作/連接的，也只用3端

7、接法；未作連接的可用6端接法，也可用3端接法。3端接法的電機，在電阻測試時只能直接測線電阻，在絕緣、耐壓試驗時只能進行相對地的試驗。而6端接法的電機，在電阻測試時除了能直接測量相電阻外，還能在作/連接后直接測線電阻。在絕緣、耐壓試驗時不僅能進行相對地的試驗，還能進行相對相的試驗。匝間試驗時，雖然3端接法不存在相間、相地問題（都可做），但6端接法時多了一個相接法的選擇。但6端接法也有其缺點，一方面會增加使用方生產(chǎn)工藝或設(shè)備的復(fù)雜性。因電機在未進行/連接前，不能進行電機的堵轉(zhuǎn)、空載試驗，有出線端子板的電機或?qū)惭b聯(lián)接片的工序放到電阻測量和絕緣、耐壓試驗后進行，即增加后安裝工序，使原來能一次完成的安

8、裝工序拆成需要二次完成，使工作量增加?；蛟黾?切換回路，增加設(shè)備的復(fù)雜性。另一方面復(fù)雜的設(shè)備，會因增加切換回路而導(dǎo)致電阻（因接觸電阻增加）、絕緣（因漏電回路增加）測試的性能下降和設(shè)備體積的增大、設(shè)備成本的增加。所以，這需要使用方斟酌。在當(dāng)前中國制造國際化的背景下，國內(nèi)還有生產(chǎn)NEMA電機、北美倍壓關(guān)系的電機等，有、9頭、12頭等電機，需要使用方事先特別說明。三、描述廠商（使用方）概況修理廠還是制造廠電機檢測設(shè)備的使用方是電機的制造廠還是電機的修理廠，對設(shè)備的要求和使用有很大的不同。生產(chǎn)當(dāng)量（電機檢測設(shè)備的日檢測量，也可簡單理解為“產(chǎn)量”）設(shè)備的日檢測量對電機檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)方案有很大的關(guān)系。每一

9、種檢測設(shè)備的方案都有它最佳的最大日檢測量，超過這個值，就應(yīng)該修改方案。所以這對電機檢測設(shè)備的制造方來說是個很重要的信息。使用環(huán)境電機檢測設(shè)備是使用在流水線上還是非流水線上，是單臺流水線還是批量流水線， 流水線是機動的還是手推的，流水線上有否隨行板，隨行板是接地的還是絕緣的，甚至流水線的結(jié)構(gòu)（流水線下是否有設(shè)備安裝空間等）都會影響到檢測設(shè)備的方案設(shè)計。故此，這也是應(yīng)該向制造方交待清楚的重要信息。使用現(xiàn)場的電源條件電機檢測設(shè)備使用方提供電機試驗現(xiàn)場電源的電壓、允許使用的容量或電流限值（若要選做短時過電壓試驗時，有條件的話請?zhí)峁?分鐘短時供電容量限值）等。設(shè)備使用者（的經(jīng)驗）概況電機檢測設(shè)備潛在的使

10、用者是在電機試驗崗位工作三年以上的熟練工，還是在電機試驗崗位工作一年以上的熟練工，還是經(jīng)崗位培訓(xùn)后的新工人，或者是未經(jīng)培訓(xùn)的新工人。這個信息對系統(tǒng)操作性的設(shè)計有很大的關(guān)系。對于沒有經(jīng)驗的操作者，系統(tǒng)需要設(shè)計成“傻瓜”型，而對于經(jīng)驗豐富的操作者，系統(tǒng)要留有更多自由操作的空間。這是一對相互矛盾的需求，使用方必須根據(jù)自己目前和不遠(yuǎn)的將來的情況，合理地提出自己的需求，以期達到最佳的使用效果。這種選擇還可能會影響到設(shè)備的性價比，一般來說，“傻瓜”型的軟件成本要高不少，自由操作型的硬件成本略高些。四、描述對設(shè)備的期望概況電源方案電源是電機檢測設(shè)備中重要的部件之一，也是對設(shè)備成本 影響最大的部件。在出廠試驗

11、設(shè)備中常見的有：直接使用工頻電網(wǎng)作電源，工頻電網(wǎng)經(jīng)調(diào)（變）壓器作電源，電動發(fā)電機機組電源，靜止（變頻器）電源。這些電源的性能和價格各不相同，使用方必須根據(jù)自己的情況作出舍取。工頻電網(wǎng)方案 最簡單，成本最低，過載能力強，不能調(diào)壓，不能調(diào)頻，基本免維護。調(diào)（變）壓器方案（若有需要，調(diào)壓器可配精細(xì)調(diào)節(jié)功能） 調(diào)（變）壓器方案完整地說應(yīng)為工頻電網(wǎng)經(jīng)調(diào)（變）壓器作電源。較簡單，成本較低，過載能力較強，可調(diào)壓，不能調(diào)頻，維護簡單；該方案又可分為：雙調(diào)壓器方案 兩個調(diào)壓器，一為空載電源，一為堵轉(zhuǎn)電源。一次性調(diào)好，必要時精調(diào)。適用于大批量電機的檢測。調(diào)壓器+變壓器方案 雙調(diào)壓器方案的派生。變壓器專供堵轉(zhuǎn)。堵轉(zhuǎn)

12、電壓受空載電壓牽制，特性同雙調(diào)壓器。但啟動特性好，成本低于雙調(diào)壓器。單調(diào)壓器方案 每檢測一臺電機，調(diào)壓器至少要調(diào)節(jié)兩次。一次為堵轉(zhuǎn)，一次為空載。適用于產(chǎn)量較低的場合，設(shè)備投資低。抽頭變壓器方案 適用于電機額定電壓較少的使用方，特別是只生產(chǎn)380V電機的。電動發(fā)電機機組方案 較復(fù)雜，成本較高，過載能力一般，可調(diào)壓，可調(diào)頻，維護較復(fù)雜；適用于異頻、異壓電機高質(zhì)量試驗的要求。一般附加有正弦、穩(wěn)頻、穩(wěn)壓要求。若采用機組的話，當(dāng)前流行的用法是用變頻器驅(qū)動同步（或異步）電動機，達到穩(wěn)頻；再用電動機驅(qū)動正弦輸出的同步發(fā)電機作輸出，并通過勵磁調(diào)整電壓。靜止電源（變頻器電源）方案 設(shè)計是要考慮多方面因素，成本高

13、，過載能力差，需專業(yè)人員維護。優(yōu)點：可方便準(zhǔn)確地分開獨立調(diào)壓，調(diào)頻。需要指出的是：不是所有的變頻器都可用來做電機試驗的電源的。只有那些電壓、頻率分別獨立可調(diào)，輸出基本接近正弦波的變頻器才被叫做“靜止電源”，可以用作電機試驗電源。靜止電源是一種新電源，它有許多特性還不為大家熟悉，在此稍作介紹。靜止電源的控制回路本身是一種數(shù)字電路，因此它天生具有數(shù)字設(shè)備常見的優(yōu)點和缺點，雖然它可方便地與計算機結(jié)合，但使用方和制造方還是應(yīng)重視在方案設(shè)計初期就協(xié)商好測試系統(tǒng)與靜止電源間的控制方案。為減少一般變頻器都有的諧波干撓，通常配有能把諧波濾除到符合電機試驗要求的輸出濾波器。為保證電源輸出的頻率響應(yīng)指標(biāo)，這種濾波

14、器通常選用空心電感器，而這樣的器件構(gòu)成的濾波器，其體積通常要大于變頻器本身。使用方在規(guī)劃場地時，要記得為其留出位置。靜止電源的過載能力很差，在制定方案時希注意考慮。要預(yù)作考慮的還有要留足維護更新費用，因電子類產(chǎn)品的更新周期一般較短。另外，靜止電源通常套用變頻器的使用說明書，但其在電機試驗中的用法與常規(guī)變頻器或常規(guī)電源的用法多有不同。希望能引起注意。一般來說，試驗質(zhì)量最好的當(dāng)數(shù)機組；對需要調(diào)頻調(diào)壓的，使用方便的是靜止電源；使用最廣泛的是調(diào)壓器；性價比最高的是變壓器，但一般只適合僅生產(chǎn)一種電壓（如380V）電機的使用方。有一個問題常常被大家忽視，就是電源對三相平衡度測量的影響。優(yōu)質(zhì)的靜止電源和機組

15、電源對電流三相平衡度的測量影響較小，通常在百分之零點幾的數(shù)量級，更精確地說可以0.5%。常見的感應(yīng)調(diào)壓器本身帶來的附加三相不平衡度也不大，但因其輸入端通常接的是工頻電網(wǎng)電源，所以最后對三相平衡度測量的影響主要取決于電網(wǎng)電源。變壓器由于其鐵芯磁路的不對稱所造成的不平衡，會對三相平衡度的測量造成影響，帶來的附加三相不平衡度可能會達到2.5%。電網(wǎng)電源對電機三相平衡度的測量會造成較大的影響，因其網(wǎng)路負(fù)載平衡的不確定性，其對電機三相平衡度測量造成影響也不容易確定。若使用方對電機三相平衡度的測量結(jié)果有較高的要求，在制定電機試驗電源方案時，必須向設(shè)計制造方提出明確的要求，慎重加以綜合考慮。測試工位數(shù)量確定

16、電機檢測設(shè)備的測量工位數(shù)量，看似是個很容易決定的事，其實不然。若簽技術(shù)協(xié)議時沒考慮周全，等到發(fā)現(xiàn)問題時設(shè)備大多已基本成形，改動困難。決定工位數(shù)量和形式，要考慮的問題有：日產(chǎn)量的大?。话惭b線的型式。常見的有：單工位型、多工位不同容量型、 多工位同容量型、批量流水線型。單工位型：僅適用于極簡易的出廠試驗設(shè)備或單一產(chǎn)品的流水線，很少用。多工位不同容量型：小型出廠試驗設(shè)備推薦的主流形式。既適用于非流水線形式，也適用于流水線形式。這種形式實際上是單工位型的改進型，因為許多時候，測試任務(wù)對工位數(shù)的要求不高，只要一個就夠了，但問題是電機有不同大小，一個工位只能接一組輸出線，粗線塞不進小電機的接線盒，細(xì)線經(jīng)不

17、起大電機的測試電流。在同一輸出樁頭上并聯(lián)不同粗細(xì)的幾組線不夠安全，根據(jù)不同電機在輸出樁頭上換接不同粗細(xì)線又不夠方便。所以需要這種將一個測量回路換接到大小不同的幾個接觸器上輸出的多工位不同容量型輸出型，以適用于不同大小電機的測試任務(wù)。在這種形式中，最常見的是（大、中、?。┤の恍?。對大多數(shù)使用方來說，該方式足以滿足產(chǎn)量的需求。多工位同容量型：常用于分工較細(xì)的流水線，一般帶有多工位巡回檢測功能。根據(jù)巡回方式的不同，又可分為按項目巡回（所有工位的同一項目測完后再測下一項目）和按工位巡回（一個工位的全部項目測完后再測下一工位）。批量流水線型：是多工位同容量型的專用型。為取更好的性價比，工位數(shù)常取2的冪

18、指數(shù)倍，如2、4、8、16等。單個工位的輸出結(jié)構(gòu)單個工位的輸出結(jié)構(gòu)與被試電機及測試項目有關(guān)。因具體電機品種繁多，情況復(fù)雜，這里僅對占絕大多數(shù)的、普通三端輸出的電機稍作討論。若使用方只要求測試電機的堵轉(zhuǎn)與空載，每個工位的輸出僅需三根輸出電線；但當(dāng)電機需要測量冷態(tài)直流電阻時，因電機屬低電阻，要用四線法測量，每個工位的輸出就需要增加到六根電線。有的使用方嫌麻煩，愿意放棄部分性能指標(biāo)，要求制造方每個工位仍釆用三根線輸出方案也是有的。輸出時還應(yīng)考慮是否需要短路保護。被試電機的電源接入是一種臨時性的接電過程。為方便，許多時侯采用夾子的方式接入，難免有夾子沒有夾穩(wěn)的時候；電機啟動或電壓切換時多少總有點振動或

19、者晃動，（特別是立式電機），夾子跳脫是常有的事；即便是用連接頭方式接入，由于接入角度沒注意好，銅接頭之間相碰也是常有的事（別過份相信銅接頭外包的絕緣，磨擦、磕碰、發(fā)燙、刺傷都會造成它的損傷）；因螺絲沒壓緊，電機開動時接頭在電纜重力的作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)移位的情況也不是沒有。所以，碰線短路在電機出廠試驗中是常見的事。由于不少電機出廠試驗設(shè)備需要測量的電流范圍很寬，因此如何對如此寬范圍的電流進行短路保護比想象中的要困難得多，成本也比想象中的要大。由于現(xiàn)在的設(shè)備采購多采用競標(biāo)的方式，又往往采用最低價中標(biāo)，短路保護這個重要的環(huán)節(jié)常常被忽略或者被搗漿糊。有的用過電流保護替代，有的用熔斷器（三相不能同時切斷，同

20、樣可能引發(fā)嚴(yán)重后果），有的用山寨器件（那只是裝門面，等于沒用），有的干脆省略。有的制造方可能是因為經(jīng)驗不足，不夠重視；有經(jīng)驗的制造方可能是為成本所迫（也不排除是使用方因經(jīng)費壓力而壓低采購成本），不得已而為之。考慮到?jīng)]有短路保護的設(shè)備在發(fā)生短路故障時可能會引發(fā)一些嚴(yán)重的后果，使用方應(yīng)權(quán)衡利弊，在成本與性能質(zhì)量中做個平衡，并明確告訴制造方。檢測設(shè)備輸出線與電機的連接方式雖說只是細(xì)支未節(jié)，但也是單個工位輸出結(jié)構(gòu)要約定的內(nèi)容之一。連接可以用夾子、聯(lián)接片。夾子還分銅質(zhì)、鐵質(zhì)、兩線法（測電阻）用的、四線法（測電阻）用的。聯(lián)接片也要考慮用直形還是鉤形、用普通螺絲壓緊還是特殊螺絲壓緊等。這些問題牽涉到性能、工

21、作效率、成本等問題，最好由使用方與制造方事先商妥。關(guān)于計量方面的要求電機檢測設(shè)備中的儀器儀表是可能有計量方面的要求的。電機檢測設(shè)備的使用方若確實有此方面的要求，應(yīng)在技術(shù)協(xié)議中提出，否則可能出現(xiàn)使用方意想不到的問題。如：儀表結(jié)構(gòu)非獨立，拆下后不能組成獨立的儀表供計量；采用虛擬儀表，計量部門目前還未開展此項業(yè)務(wù)；互感器被銅排穿死，無法取下送計量等。因為現(xiàn)在大家都在追求經(jīng)濟效益，如果技術(shù)協(xié)議中沒有對此進行約束，制造方很可能為節(jié)省成本采用最簡單的處理原則，最終不一定能符合使用方的原意。 關(guān)于外觀不同的電機檢測設(shè)備使用方對設(shè)備的外觀有不同的需求。有要求豪華氣派的，有要求簡約節(jié)省的，有要求現(xiàn)代的，有要求古

22、典的，有要求設(shè)計方提出數(shù)個方案供挑選的，有隨便設(shè)計方設(shè)計的，總之得有個說法。顏色也是要在技術(shù)協(xié)議中明確的選項之一。有些使用方有自己公司統(tǒng)一的系統(tǒng)色調(diào)，就應(yīng)該在技術(shù)協(xié)議中明確寫明，并提供色板。若是對柜、臺的式樣有要求，也應(yīng)在技術(shù)協(xié)議中明示。五、對試驗項目要求的描述電機品種繁多，不同的電機對試驗項目的要求不盡相同。這里只就常規(guī)的測試項目加以討論，有特殊試驗項目的，還請使用方和制造方另外詳加討論。電機出廠試驗中各項試驗的先后順序本無硬性規(guī)定。既便在試驗方法中有所規(guī)定，那也主要是針對電機的型式試驗，在出廠試驗中，大多數(shù)廠家在實際工作中未必照此執(zhí)行。大多數(shù)廠家在自己的生產(chǎn)實踐中，從質(zhì)量、工藝、效益的角度

23、出發(fā)，形成一個習(xí)慣順序。即：冷態(tài)直流電阻測量絕緣電阻測量（耐壓試驗）（匝間試驗）堵轉(zhuǎn)試驗（空運轉(zhuǎn)）空載試驗（耐壓試驗）。注：（）內(nèi)的項目，部分廠家作選做項；、耐壓試驗，詳見耐壓試驗部分。在上述過程中有一個一次接線還是二次接線的問題。一次接線是電機生產(chǎn)廠常用的方式。試驗前,電機已作/Y聯(lián)結(jié)，一次接線完成全部試驗項目。優(yōu)點是方便高效。缺點是不能做相間項目。二次接線是電機修理單位和部分要求較高的電機生產(chǎn)廠選用的方式。第一次接線在前裝配工序完成后，電機未作/Y聯(lián)結(jié)，可進行電阻測量、絕緣、耐壓、匝間試驗。其中的電阻測量可測相電阻；絕緣、耐壓試驗不但要做相地測試，還要做相間測試；匝間試驗常選相接法（當(dāng)然也

24、可選線接法）。第一次試驗完成后，進入聯(lián)接片安裝工序（后裝配工序），再經(jīng)第二次接線，（此時，電機已作/Y聯(lián)結(jié)），進行堵轉(zhuǎn)、空運轉(zhuǎn)、空載試驗。優(yōu)點是使用靈活，缺點是生產(chǎn)效率低，不適用于大批量生產(chǎn)。在上述過程中還有一個啟動次數(shù)問題。通常，電機在堵轉(zhuǎn)過程中啟動，在空運轉(zhuǎn)或空載過程中轉(zhuǎn)為全壓運轉(zhuǎn)，整個試驗過程就啟動一次。但也有因電機特點、工藝流程及設(shè)備特性等問題，讓電機分別在堵轉(zhuǎn)、空運轉(zhuǎn)、空載過程中各啟動一次的。這種差別會影響到電機檢測設(shè)備的控制回路，請使用方在技術(shù)協(xié)議階段充分與制造方溝通。測電阻(冷態(tài)直流電阻測量)電阻測量本來好象不是一件難事，但很多情況下因電機的電阻小于1歐，而測量用的測試線的接觸電阻常常要達到0.30.8歐的水平，這就使電機電阻的測量必須要用四線法，比平常多了一倍的線。若不是直接用電阻表測量，而是用電機檢測設(shè)備進行自動測量，因測量設(shè)備中存在大量的切換電器，可能會又憑空增加了許多接觸電阻，這就給