当前位置：文档之家› 直流电机测试方法和常见不良问题的分析Word版

直流电机测试方法和常见不良问题的分析Word版

测试方法和常见不良问题的分析

一、测试方法

1. 电机空载转速及电流的测试

1）定义：在额定电压下（指要求的加到电机端子上的电压，

并不是指电源电压），无负载时的电机每分钟转动的圈数

（空载转速）及此时流过端子的电流

2）测试方法：使用测速计、胶轮、直流电源，如下连接，

围及电机的冲片槽数，测试数据不准）

2. 负载转速及电流的测试

1）定义：在额定电压下（指要求的加到电机端子上的电压，

并不是指电源电压），额定负载时的电机每分钟转动的圈

数（负载转速）及此时流过端子的电流（负载电流）

2）测试方法：见上图，一般选择胶轮的直径为20mm ，如果

负载为M gcm ，则所挂砝码的重量则为M g ，同时胶轮上

的圈数取决于绳子A 处必须松动才行（即砝码的重量必

须全部加到轮子上才行）

3. 堵转力矩和堵转电流的测试

1）定义：使电机正好停止转动时的负载力矩Ts即为堵转力矩，此时的电流即为堵转电流Is

2）一般采用两点法进行测试，选择两个负载T1及T2，测试此负载下的n1、n2及I1、I2，使用下面的公式计算

堵转力矩和堵转电流：

Ts=(n2T1-n1T2)/ (n2-n1)

Is=(I2T1-I2T2)/(T1-T2)+(I1-I2)/(T1-T2)*Ts

注意点：T1最好在最大效率点附近，而T2最好在最大

功率点附近

参考测试方法：可以采用测功计测试（不精确）或者使

用扭力计测试（较准）

4.窜动量的测试

1）定义：转子在电机中沿轴向可以松动的最大的间隙量2）测试方法：使用百分表，电机轴前后最大窜动的位置在百分表上显示的位置分别是A和B ,则电机窜动量为B-A

5.电流波形

1)定义：电机在额定电压下旋转时，流过电机两端子间的

电流的变化的波形，可以用示波器进行显示

2)测试方法：如图连接，示波器上显示的波形即为电机的

电流波形，电容一般为4.7

чf 的电解电容，如果槽数为n 个，则电机转动一周的

完整的波形数为2n 个

6. K 特性的测试

1）定义：指电机在不通电的状态下，转子在电机中慢慢转

动一周所需要的最大的力，单位一般为gcm ，英文名称

叫cogging torque

2）测试方法：有两种，一是使用扭力表，如图测试，二是

使有测克计

7. EC 值的测试

1）定义：当用外力驱动电机轴以每分钟3000转转动时，在

电机的端子上感应到的电压，即为该电机的EC 值，也叫

反电动势，或逆诱起电压，单位为V

2）测试方法：使用EC值测试机，调整转速为3000RPM，此时测试马达端子两端的电压，即为EC值，

3）定子的EC值：一般是用对应的标准芯（绕线圈数为100圈）组立成马达后马达两端的感应电压即为定子的EC

值，目前我们是采用的电机EC值

8.电机曲线图的作成

如上图所示，电机曲线图一共有四条线

1）转速-力矩：为一直线 N=N0+KT 其中N0为空载转速

2）电流-力矩：为一直线 I=I0+MT 其中I0为无负荷电流3）输出功率-力矩：为一抛物线：P= N*T/97500 (T单位为gcm 时)=(N0T+K*T**2)/97500

4）效率-力矩：η=P/UI=（N0T+K*T**2）/(97500U(I0+MT))二、常见不良问题

1.电流大不良分析

1）电流大的原因：

电流大--1.机械磨擦造成：1）轴与轴承（机壳与端盖） 2.性能关系 1）充磁角度 2）电刷与换向器 2）压敏E10值小 3）冲片与磁条 3）充磁中心

4）轴与端盖 4）绕线阻值

5）冲片材质

6）换向器组入角度 2）分析方法：

A)外观有无异常，例，轴承保持部有否倾斜、压伤等

B)手指轻轻转动轴，看轴是不昌转动顺畅，感觉有无异物

C)分解前进行测试(与装配方面有关的尺寸，如轴承倾斜度、铆封的高低差、小壳

的倾斜度、窜动量等)

D)测试两端子间的阻值，阻值是否正常，然后再决定要否通电检测

E）小心分解电机外观有无异常，包括轴承、轴有无伤，磁石及转子上有无磨擦的痕迹等，有必要时最好使用显微镜进行外观分析，分解时不要破坏碳刷及电

刷的形状（最好用开刷工装）

F)测试与电流大有关的数据（轴承倾斜，碳刷与换向器的压力、换向器圆度及表

面是否光洁等，充磁角度、无有磨擦、多装部品、轴的外径及轴承的内径等） G)如果测试结果正常，再重新组装后看是否正常（轻轻敲打后是否正常）

2.窜动量不良分析

1）分解前外观有无异常

2）轻轻转动轴，看轴是不是转动顺畅，可能是因为电机卡死不动，判定为无窜量

3）然后小心分解，外面有无多装或少装部品

4）进行测试，与窜量有关的尺寸，与图面进行比较

3.声音大不良分析

1）声音的种类：滚动音、杂音、尖叫音，还有声音大

2）声音产生的原因：电刷与换向器磨擦、轴与轴承磨擦、轴与小壳、轴承与介子，转子窜动时的撞击声、转子转动时的风声、异常的磨擦声，电磁声

（火花等）、电机共呜声等等

3）可以用共呜箱扩大声音听，基本上可以听出声音源在哪里

4）与声音有关的部品有：轴与轴承接触处轴伤、轴圆度不良、轴承孔径伤、轴承圆度、含油率、轴头伤（与小壳接触）,轴承跟着转动、冲磁中心不对

导致转子撞击轴承、换向器圆度及光滑度，片间高低差、刷片或碳刷对换

向器压力达大或过小，冲磁角度不对造成转速过高、还有介子接触小壳、

线碰机壳、胶盖压圈超出轴承面、转子与磁石的间隙过小，还有一些异常

的磨控（异物混入，转子片碰磁石）等等

4.转速不良分析

1）首先是外观，主要是看小壳与机壳的装配是否偏位，有无装护磁圈、有无短路或开路，有无漏电？

2）转动轴是否转动顺畅？端子阻值是否正常？

3）碳刷是否短路或开路?

4）换向器组入角度有无异常？

5）充磁角度是否正常？

6）转子阻值是否正常？多绕少绕线？绕线方式是否正常？

7）机壳的磁石的磁性能是否正常？

8）压敏电阻是否正常？E10值是否合乎要求？

9）碳刷的含铜量及冲片的材质及冲片的片数，以及冲片的外径

10）装配不良或配合不当造成电流大造成的转速不良（如窜量、轴与轴承的配合，轴承倾斜等等）

5.负载转速不良分析

主要是空载转速正常的状况下的负载转速不良：

1）线径用错

2）磁石的磁性能、及厚度

3）充磁不良

4）冲片的材质、外径及冲片的厚度

5）碳刷的含铜率

6）机壳的厚度及机壳的内径

三、

四、

五、

六、（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）七、

八、

九、

十、

十一、

1）

直流无刷电机反电动势过零检测方法汇总

直流无刷电机反电动势过零检测方法一般的永磁无刷直流电机是由三相逆变桥来驱动的，根据转子位置的不同，为了产生最大的平均转矩，在一个电角度周期中，具有6个换相状态。在任意一个时间段中，电机三相中都只有两相导通，每相的导通时间间隔为120°电角度。例如，当A相和B相已经持续60°电角度时，C相不导通。这个换相状态将持续60°电角度，而从B相不导通，到C相开始导通的过程，称为换相。换相的时刻取决于转子的位置，也可以通过判断不导通相过零点的时刻来决定。通过判断不导通相反电动势过零点，是最为常用也最为适合的无位置传感器控制方法。反电动势过零点的检测方法是，通过测量不导通相的端电压，与电机的绕组中点电压进行比较，以得到反电动势的过零点。但对于小电枢电感的永磁无刷直流电机，在许多情况下，绕组中点电压难以获取，并且需要使用电阻分压和进行低通滤波，这样会导致反电动势信号大幅地衰减，与电机的速度不成比例，信噪比太低，另外也会给过零点带来更大的相移。与上面的方法相比，更为常用的是虚拟中点电压法。假设A相和B相导通，则A和B两相电流大小相等，方向相反，C相电流为零，则根据永磁无刷直流电机数学模型有

根据上述方程，将不导通相的端电压与所计算的虚拟中点电压进行比较，也可以获得反电动势的过零点。这种方法十分简单，实现也比较方便。但是，由于无刷直流电机按一定频率进行PWM斩波控制，其计算出的虚拟中点电压也会随着PWM的高低电平而发生相同频率的在电源和地电平之间的变化。这样，就会带来极大的共模电平和高频噪声，会影响反电动势过零点检测的精确性。同样，和中点比较法一样，这种方法也必须要对绕组端电压进行分压和低通滤波。这样，在一个PWM周期中，电枢绕组相电流就必然存在断续状态。速度提高时，电枢绕组中会产生峰峰值极大、频率很高的反电动势。由于以上特点，一些普遍采用的BLDC无位置传感器的控制方法均不适合。现有的无位置传感器的控制方法，如端电压检测法和转子位置估计法等，将很难得到良好的控制效果，其理由如下所述：首先，无刷直流电机要求在电机转速提高的过程中，采用现有的端电压与中点电压比较的方法，要对三相绕组进行分压阻容滤波，计算出不导通相反电动势的过零点，再延后一定时间进行换相。但是，这样得到的反电动势过零点会因为无刷直流电机转速提高而产生过大的相移，导致当检测到反电动势过零点后，真正的换相点已经过去，从而造成换相失误。另外，现有的转子位置估计法，在高速时必须以极高的采样频率对永磁无刷直流电机中多个物理量进行测量，然后运行复杂的算法估计出转子位置，这样即使采用主频较高的控制器，也很难实时得到精确的位置信号。并且，随着电机转速的提高，位置估计算法难以及时地计算出当前电机转子的位置情况，对于转速范围较大的情况，无位置传感器的检测难以实现。其次，现有的无刷直流电机无位置传感器的控制方法一般只适用于绕组相电流不存在断续状态的情况。而当永磁无刷直流电机电枢电感较小时，在一个PWM 周期中，则可能出现绕组相电流断续状态。当相电流从续流状态向断流状态突变时，由于三相逆变桥中功率管的寄生电容和电枢绕组中的电感和电阻相互作用，端电压会存在二阶阻尼振荡过程。在振荡过程中，将检测到的电枢绕组端电压应用于无位置传感器的换相中，会得到不正确的结果。因此，使用现有的无位置传感器的控制方法，应用于小电枢电感的磁悬浮飞轮用无刷直流电机上，都无法得到良好的控制效果。

直流电机测试方法和常见不良问题的分析

测试方法和常见不良问题的分析一、测试方法 1.电机空载转速及电流的测试 1）定义：在额定电压下（指要求的加到电机端子上的电压, 并不是指电源电压），无负载时的电机每分钟转动的圈数（空载转速）及此时流过端子的电流 2）测试方法：使用测速计、胶轮、直流电源，如下连接, 直流电源电机测速计参考测试方法：使用电机综合测试仪测试（但誨定范围及电机的冲片槽数，测试数据不准） 2.负载转速及电流的测试 1）定义：在额定电压下（指要求的加到电机端子上的电压, 并不是指电源电压），额定负载时的电机每分钟转动的圈数（负载转速）及此时流过端子的电流（负载电流） 2）测试方法：见上图，一般选择胶轮的直径为20mm,如果负载为M gem,则所挂舷码的重量则为M g,同时胶轮上的圈数取决于绳子A处必须松动才行（即祛码的重量必须全部加到轮子上才行） 3.堵转力矩和堵转电流的测试

1）； “ 定义：使电机正好停止转动时的负载力矩Ts即为堵转力

矩，此时的电流即为堵转电流Is 3)一般采用两点法进行测试，选择两个负载T1及T2,测试此负载下的nl> n2及II、12,使用下而的公式计算堵转力矩和堵转电流： Ts=(n2Tl-nlT2)/(n2-nl) I S=(I2T1-I2T2)/(T1-T2)+(I1-I2)/(T1-T2)*T S 注意点：T1最好在最大效率点附近，而T2最好在最大功率点附近参考测试方法：可以采用测功计测试(不精确)或者使用扭力计测试(较准) 4.窜动量的测试 1)定义：转子在电机中沿轴向可以松动的最大的间隙量 2)测试方法：使用百分表，电机轴前后最大窜动的位置在百分表上显示的位置分别是A和B，则电机窜动量为B-A 电机 5.电流波形 1)定义：电机在额定电压下旋转时，流过电机两端子间的电流的变化的波形，可以用示波器进行显示 2)测试方法：如图连接，示波器上显示的波形即为电机的电流波形，电容一般为qf的电解电容，如果槽数为n 个，则电机转动一周的完整的波形数为2n个

直流电机效率测试和计算技巧

直流电机效率测试和计算方法效率测试是所有电传动部件及系统重要检验项目，GB 755 旋转电机定额及性能标准中对各类电机设备效率检测方法进行了详细的介绍。旋转电机效率测试主要有直接测试法及损耗分析法，效率的直接测试方法是通过对直流电机输入输出功率的直接测试而求得效率的方式，下面本文对直流电机效率的直接测试相关试验方法及计算进行详细介绍。一、直流电机输入功率和输出功率的测量直接测定效率时，电动机的输入功率用电工仪表测量，输出功率的机械功率用测功机、转矩测量仪测量；发电机的输出功率用电工仪表测量，输入功率用测功机、转矩测量仪测量。输入功率用电压乘电流来计算，试验电源为整流电源时要求采用真实读书瓦特表或指示电压、电流瞬时值乘积平均值的其他测量装置直接测取电枢回路输入功率，也可分别测量直流功率分量和交流功率分量然后求和。测功机的功率，在与被试电机同样的转速下应不超过被试电机额定功率的三倍；转矩测量仪的标称转矩，应不超过被试电机额定转矩的三倍。测功机与被试电机之间应用弹性联轴器连接，连接应保证良好、同心。

二、直流电机效率直接测试方法直流电机效率直接测试试验时，被试电机应在额定功率或额定转矩、额定电压及额定转速下运行至热稳定，读取输入或输出的电压、电流、功率、转速及转矩，并保存周围冷却空气温度，然后立即测定串励、并(他)励及电枢绕组的电阻，并将冷却空气温度换算至25℃。三、直流电机效率直接测试相关计算被试电动机的输出机械功率P2按照下式1计算： (1) 式中： TM——被试电动机输出转矩，N.m； nM——被试电动机转速，r/min。被试电动机的效率ηM按照下式2计算： (2) 式中： P1——被试电动机输入功率，W。被试发电机的输入机械功率P1(W)按下式3计算： (3) 式中： TG——被试发电机输入转矩，N.m；

直流电机温度测量方法

正常运行时会发热，使直流电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果直流电动机负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许限度，导致绕组过热烧毁，因此直流电动机温度的高低是反映直流电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。判断直流电动机是否过热，可以用以下方法：（1）凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明直流电动机温度正常；如果手放上去烫得马上缩回来，说明直流电动机已经过热。（2）在直流电动机外壳上滴2-3滴水，如果只冒热气没有声音，则说明直流电动机没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"咝咝"声，说明直流电动机已经过热。（3）判别直流电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。发现直流电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。 3.3.2 监视直流电动机的电流一般容量较大的直流电动机应装设电流表，随时对其电流进行监视。若电流大小或三相电流不平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的直流电动机一般不装电流表，但也经常用钳形表测量。 3.3.3 监视直流电动机的电压直流电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进行监视。直流电动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。 3.3.4 注意直流电动机的振动、响声和气味直流电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。若发生剧烈振动，噪音和焦臭气味，应停车进行检查修理。 3.3.5 注意传动装置的检查直流电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过松的现象等，如果有，应停车上紧或进行调整。 3.3.6 注意轴承的工作情况直流电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检查润滑情况是否良好和有无磨损。 3.3.7 注意交流直流电动机的滑环或直流直流电动机的换向器火花直流电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于某一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加以纠正

直流电机试验方法

直流电机试验方法 GB1311-77 一、适用范围 1.本标准适用于一般用途的直流电机。对有特殊要求的直流电机,凡有本标准未规定的试验方法,应在该类型电机技术条件中作补充规定。 2.形式试验或检查试验应当进行的基础上按GB 755-65《电机基本技术要求》及该类型电机技术条件的规定。二、试验前的准备 3.测量仪器的选择 (1)试验时应当采用不低于0.5级精度的电气测量仪器(兆欧表除外),其他测量仪器应相当于1级精度。 (2)仪器的选择尽可能使所测数值在20～95%仪器测量范围以内。 4.测量电枢回路电压时,电压表应直接接在绕组出线端上。 5.一般检查试验前应检查电机的装配质量和轴承运行情况。在不影响电气性能试验质量后,方可进行本标准中的各项试验。 6.中性线的测定中性线可按下列方法之一测定: (1)感应法 a.电枢静止,励磁他激,将毫伏表接在相邻的两组电刷上,并交替地接通和断开电机的励磁电流(图1)。逐步移动电刷架的位置,在每一个不同位置上测量电枢绕组的感应电势。当感应电势最接近零时,电刷所在的位置即可认为是中性线。

毫伏表的计数建议以厉磁电流断开时的读数为准。图1 国家标准计量局发布 1977年12月1日实施中华人民共和国第一机械工业部提出上海电器科学家研究所等起草 b.电枢静止,励磁他激,将毫伏表引线沿换向器圆周移动,交替地接通和断开电机的励磁电流。当每极换向片数是整数或不是整数时,均应在相互间距离等于或最接近于一极距的两片换向片上测量感应电势。正负感应电势各量取几点读数,然后如图2所示的作图法求出中性线。换向片数图2 (2)正反转发电机法

他励直流电动机工作特性的测定

实验一他励直流电动机工作特性的测定一、实验目的 1、进一步熟悉他励直流电动机的起动和调速方法。 2、测定他励直流电动机的工作特性和机械特性。二、预习要点 1、做固有特性实验时，为什么首先要找电动机的额定运行点？如何找I fN ？ 2、调节同轴的直流发电机的电枢电流与励磁电流，为什么能起到调节电动机电磁转矩的作用？三、实验仪器设备校正过的直流电动机DJ23 一台直流电动机DJ15 一台电机导轨及转速表0～1800 r/min 一套直流毫安表200mA 二块直流安培表5A 二块三相电阻器D41、D42 二台白炽灯组二组注：DJ23的名牌参数： P N =355W、U N =220V、I N =2.2A、n N =1500r/min、U FN =220V、I FN <0.16A DJ15的名牌参数： W 185 P N =、V 220 U N =、A 06 .1 I N =、V 220 U FN =、 FN I