對交流異步電動機試驗用工裝設計的分析

肖偉旭

摘 要：本文結合個人從事電機試驗工裝設計的實踐工作經驗，在總結并且梳理了相關參考文獻的前提下，提出一種切實可行的交流異步電動機的試驗工裝設計方案，對其中的裝置設計要點展開了詳細的分析，以期通過本文的粗淺闡述為廣大同行在今后的實踐工作提供一些有益的參考與借鑒。

關鍵詞：交流異步電動機;試驗工裝;設計

1 研究背景

對于交流異步電動機而言，在對其展開熱試驗、效率測試試驗以及測繪T-n特性曲線等相關操作時往往都需要加機械負載于發動機上。而根據加機械負載的不同形式，大致上可以分為直流發動機做負載，電力測功機加負載，轉速轉矩傳感器加負載等多種形式。雖然加的機械負載形式不盡相同，但是采取的試驗方式大致相同，主要包括兩種：第一種試驗方式為部分固定負載機或者是機械負載，單次安裝可以完成對單臺電動機的相關試驗;第二種試驗方式則為對拖形式。所謂的對拖形式就是利用兩臺電機進行對拖，其中一臺電機為被試驗的電機，另外一臺電機為陪試驗的電機也就是負載電機，單次安裝即可以完成對兩臺電動機的所有相關試驗。需要注意的是在對拖試驗過程中，選擇的兩臺電動機應該保證二者之間的類型、頻率、轉速以及功率相同，即便無法完全相同也必須要相近或者是類似。

而目前對于我國絕大多數的電機制造廠而言，其展開電動機試驗時采取的多半是帶內回饋的專用變頻電源系統，這種試驗系統使用的恰恰就是對拖加載形式。因此，本文基于此種試驗背景，根據對拖形式對交流異步電動機的試驗用工裝設計進行分析與研究。

2 交流異步電動機試驗用工裝設計簡介

通常來講，在對電動機使用拖法試驗時，兩臺電動機分別為被試驗電動機與陪試驗電動機，其中被試驗的電動機往往作為電動機進行運行，而陪試驗的電動機則主要充當發電機進行運行。對于采取帶內回饋的專用變頻電源系統的發動機試驗系統（見圖1），其中的陪試驗電動機發送出來的電回饋直接到直流邊，相應的損耗則由電網直接提供，也就大大地節約了電能以及試驗設備在運行過程中的不必要費用。

在實際試驗過程中，由于調節頻率能夠調節負載，所以整個試驗的操作也更加便捷。并且隨著被試驗電動機電流的進一步增加，壓降也會隨之進一步加大。因此，在對負載進行逐步增壓時，需要保持被試驗的電動機本身的電壓必須為額定的電壓。這是因為，處于發電狀態下的交流異步電動機，本身的功率因素相對較低，加之必要的損耗問題，如若電壓無法保持在額定狀態之下，那么陪試驗的電動機勢必會發生過載現象。

3 交流異步電動機試驗用工裝設計的具體方案

通過軸承座將試驗用電動機與傳感器相互連接，采取聯軸器連接試驗電動機與軸承座以及軸承座與轉速-轉矩傳感器，并將制動塊加設在軸承座與轉速-轉矩傳感器間。而這塊加設的制動塊主要被應用在電動機轉子的機械堵轉上，具體的拖法試驗用工裝設計方案（見圖2）。

該裝置的最大特點有：第一，被試驗的電動機或者是陪試驗的電動機，其與T-n傳感器應該保持間接連接關系，從而避免試驗工裝在實際的組裝過程中出現同軸偏差問題，影響到試驗結果本身的準確度，同時也是對傳感器的一種保護;第二，試驗用工裝裝置的任何設計，都應該本著方便試驗電動機拆裝、方便達成不同型號的試驗、方便開展出廠試驗等相關試驗項目的原則進行設計;第三，試驗用工裝裝置在設計過程中，必須要本著安全可靠、制造成本低廉、安裝調試便捷的思路開展。

3.1 選用適合的聯軸器

為了更好地滿足交流異步電動機試驗用工裝設計需求，在聯軸器的選擇上必須要使其能夠符合實際的使用標準規格，在具體選用上可以參考聯軸器國家標準以及行業標準設計等進行計劃，如若條件允許也可以對聯軸器展開自行設計。

這是因為在實際的試驗過程中聯軸器需要進行反復多次的拆卸，因此一般情況下都是采取基軸制G8作為聯軸器與軸之間的配合，撓性聯軸器也是最為常見的聯軸器類型。除此之外，還可以使用撓性連接件的剛性聯動器，以此降低被試驗電動機與T-n傳感器之間存在的同軸度偏差問題，最大限度地避免對試驗結果產生影響。

具體而言：因為聯軸器A主要用在試驗工裝輸出端以及被實驗電機、陪試驗電機的連接之上，所以需要經常性的脫開，因此需方便拆卸且維護相對簡單，具有一定直線、角位移補償能力的聯軸器最為適宜，最好實際的經濟成本也相對較低。一般來講，在進行中小功率的交流異步電動機試驗過程中，可以使用萬向聯軸節，以及彈性柱銷聯軸器。如若是進行大功率的交流異步電動機試驗，則可以使用梅花聯軸器;因為聯軸器B主要負責T-n傳感器和軸承座的連接工作，裝配完成以后，基本上不存在裝拆需求。所以，聯軸器B不僅要具備基本的傳遞運動，還需要能夠實現交流異步電動機的堵轉試驗。為此，彈性柱銷聯軸器相對而言較為合適。

3.2 工裝堵轉試驗的設計

在電機生產制造行業中工裝堵轉的應用十分廣泛，且具體的堵轉工裝形式也各不相同，最為常見的幾種形式包括：卡具卡住軸伸、夾板夾緊軸伸等。而這幾種形式多適用于中小功率的電動機，對于大功率的電動機往往不太適用，安全系數相對較低，這是因為大功率的電動機無論是對夾板，還是對卡具的實際強度等諸多要素都提出了相對較高的要求。

而在堵轉試驗的開展過程中，最為常見的主要是計算機自動控制檢測系統，即利用計算機在電動機剛剛加點，還未來得急旋轉的過程中進行快速的采樣，從而讀出相應的數值;另外一種方法則是利用工裝將轉子堵住，使其無法轉動后，再對其施加一定的額定電壓，以得到定制電流以及輸入功率，將其與相關的標準加以對比，從而判斷出相關參數是否正常。

為此，結合工裝堵轉的實際工作情況以及堵轉試驗需求，結合參考文獻，提出一種轉子堵轉設計裝置，以此實現工裝堵轉的安全操作（見圖3）。需要注意的是此設計利用金屬銷代替彈性銷，而金屬銷的實際放置數量應該結合試驗電動機的實際堵轉轉矩進行計算、取值。同時，銷軸本身的抗剪強度也應該展開計算，方可按照實際所得的抗擠壓強度對校核強度。

3.3 軸承座以及T-n傳感器的設計選用

在軸承座的實際設計上首先應該做好軸承型號的選擇，為此應該將傳遞轉矩與轉速的相關參數作為選擇支撐軸承型號的重要依據，以便于選擇出最為適合的軸承座。此外，也可以對軸承座進行非標設計，這就需要依據固定底座的高度以及T-n傳感器的中心高加以設計。

在T-n傳感器的實際選用上應該優先進行轉矩測量儀、轉矩傳感器的負載試驗，以便于選擇出最為適合的使用規格。對于轉矩測量儀的試驗，除了要對其展開堵轉試驗、最大與最小轉矩測量以外，還應該嚴格遵循行業標準要求，確保轉矩測量儀的標稱轉矩不會大于被試驗電動機本身兩倍的轉矩。

4 結束語

本文提出的這種交流異步電動機試驗工裝可以在以對拖安裝形式為主導的試驗電機上應用，也可以在以單臺安裝形式為主導的試驗測控系統上應用。這種試驗用工裝裝置能夠輔助電機制造生產廠家，對交流異步電動機展開相關的試驗項目，如型式試驗、出廠試驗等重要的試驗項目。即便是相關的安裝工作人員不調整T-n傳感器、試驗電動機的同軸度，也能夠避免因安裝誤差問題而帶來的試驗結果偏差。該設計最大限度地縮短了安裝調試等工作的輔助時間，實現了對傳感器的有效保護。

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