现场电机设备电气安全测试解决案例_Klaus Leibold——METRAHIT COIL 数字万用表

简介

诊断, 维护及维修电机设备需要检查大量的电气量，以及功能和电气安全测试。为此需要若干测量和测试仪器，有些仪器只能有条件地携带，因此不适合在现场使用。 METRAHIT COIL 数字万用表避免了这个缺点。

同步设备和电机

在同步电机中, 磁化的转子始终与定子磁场同步转动。 可以是三相同步电机也可以是单相同步电机——两相同步电机相当少见。同步电机可以布置成发电机或者是电动机。

同步电机是一种具有转子的同步电机，其转子与定子内的旋转磁场同步旋转。旋转磁场的频率和磁极对数决定了转速。

转子的恒定磁场是由永磁体连续激发或者由转子上的线圈单独电磁激发。

同步电机的优缺点

同步电机不包括换向器，而这在直流电机中是必需的–只要非常小的励磁功率通过滑环供给电机用于单独激发同步电机。而励磁和无刷励磁的情况就不需要。

速度与工作频率的刚性关系对于要求独立于负载而得到稳定转速的应用是有利的。变速驱动单元也可以在变频器的帮助下实现。

然而，三相供电系统在某些情况下难以自动启动，这是一个缺点。

异步设备和电机

在三相异步电机中，转子在发电机中运行在定子旋转磁场的前面，而在电动机中则在定子旋转磁场的后面。之间的不同是由于两种不同类型的转子:短路或鼠笼式转子两端的导电棒是短路的,滑环转子在转子绕组的两端是引出至接线盒的。

为了降低高启动电流，采用了特殊的启动程序。通常采用经典的星-三角连接。就电子学而言，通常用变频器来控制速度。启动设备是一种额外的措施，例如在重型启动的情况下使用。

异步电机的优缺点

异步电机不需要换向器或电刷，因此使用寿命长。

它们坚固耐用，价格低廉，这使它们在驱动技术领域成为一个多面手，还可以输出高扭矩值。

直接起动所需的大启动电流是一个缺点。此外，电机也可能经常打滑，转速不稳定。三相异步电动机旋转磁场需要三相。在单相异步电机的情况下，旋转磁场是由一个额外电容产生的，它造成了一个90°相移，作为第二相。

检测方法

电机的电气安全和正常的功能可通过多种方法进行测试。除其他外，还需为电气安全需要进行以下测量和测试:保护导体电阻、绝缘电阻、泄漏电流、剩余电压和高压测试。

电动机出现的问题可能是由电气或机械原因引起的。本文不探讨机械原因。

电气原因包括绕组、控制器或电子器件的故障。通过比较多相电机绕组的电气特性来检测绕组的绝缘缺陷或短路，这种方法既适用于定子绕组，也适用于转子绕组。在单相电机的情况下，可以与已知的好值进行比较，例如从一个新电机所获得的值。必须注意的是，这些电气特性受电机温度的影响，而故障通常只发生在施加工作电压时。

电子设备的检查，例如变频器，在现场是不切实际的，因为为此目的需要大量的测试程序。由于这个原因，通常在测试电机绝缘缺陷和绕组短路后需要更换电子设备。

目前先进的是使用万用表、绝缘测试仪和电机绕组测试仪。到目前为止，后者只能作为台式仪器，只有在有条件的情况下才适合在现场使用。

从绕组到外壳和端子之间的电阻可以用简单的万用表测量。如果从绕组到外壳有一个可测量的电阻，绝缘就损坏了。然而，相反的观点认为绝缘在过载的情况下没有受到任何损害是不能保证的。只有当绝缘测试仪的测试电压大于相应的工作电压时，才能得出这一结论。接线端子之间的绕组电阻可以作为线圈内任何可能短路的指示器。如果定子或转子的所有绕组的导通电阻几乎相同，则绕组可能没有短路。然而，该测试不适用于粗线和电阻水平难以测量的绕组。此外，只有在施加工作电压时才发生的绕组短路不能用这种方法检测。具有浪涌电压测试的测试仪器可以提供可靠的结果—除非是永磁电机，永磁磁场根据转子的位置影响测量结果。当比较绕组的测量结果时，必须考虑到，即使是好的电机，由于制造公差，各个绕组的电值也是不同的。

需要指出的是，用人体感觉器官进行检查可以提供有关可能出现问题的信息。电气故障可以经常看到或闻到！

测试和诊断用的设备

目前市场上可用的先进的设备可以分类如下:

电气安全:

• 电气测试仪器用于保护导体电阻、绝缘电阻和漏电流的测量

• 高压测试仪器

功能测试:

• 电机检查器，具有绝缘电阻测量、电阻测量、电感测量等功能

• 具有高测试电压的绝缘电阻测量仪器

• 检测绕组短路的浪涌电压测试仪

数字万用表METRAHIT COIL

所有重要的测量和测试电机功能整合在一个单一的手持仪器- 绝缘测量仪器METRAHIT COIL，其是一个数字万用表，绝缘测量仪器和电机绕组测试仪。

通过手持现场仪器检测短路线圈。测量以1kv进行，这也使它有可能检测到只有在工作条件下才会发生的误差。多相电机的绕组短路是通过比较各个绕组的测量值来检测的，这适用于三角形或星形连接的电机。

在单相电机的情况下，可与已知的参考值进行比较。

浪涌电压测试方法的描述

实际测量的是使用测试适配器对一个L C并联谐振电路的时间常数，包括电机线圈和电容器,电感范围大约在1 0 μH到50 mH。电感测量范围可以通过简单的改变电容进行调整。

并联谐振电路的浪涌电压测试原理

电容器充电1000伏后，通过LC电路放电。测量前两个零点之间的衰减时间，并显示在LCD上。时间常数与绕组的电感成正比。所有的线圈都要一个接一个地测量。测量值之间的偏差以百分比的形式显示在模拟刻度上。在良好电机的情况下，偏差在几个百分点之内。当偏差大于10%时，可假定绕组短路。由于测量结果受电机质量的影响，无法精确的值。

电机绕组测试仪METRAHIT COIL

应用，优点和缺点

第一个使用电机绕组测试仪METRAHIT COIL的客户是一家电动叉车制造商。

在叉车的案例中，驱动系统故障的主要原因是变频器，因此，到目前为止，大部分都是更换变频器。如果问题与电机绕组有关，在过去，在现场是不可能立即确定的，但直到变频器在几个昂贵的工作时间内被不必要地更换后，才可能确定。因此，分期投资在一个绝缘测量仪器METRAHIT COIL非常快，可以覆盖成本，避免了不必要的更换单个变频器。

缺点是通过浪涌电压试验来检测绕组短路，对永磁电机来说不能提供明确的结果。现场电机设备电气安全测试解决案例。

应用：现场电机设备电气安全测试解决案例

应用包括电力驱动技术，电机和汽车制造，特别是在维修和服务领域的故障排除和电气安全测试。