定子叠频法在异步牵引电机型式试验中的应用(新选版)

异步牵引电机在城轨车辆中的振动与故障检测引言：随着城市交通的不断发展，城轨交通系统作为城市公共交通的重要组成部分，承载着越来越多的乘客出行需求。

而在城轨车辆的运行中，异步牵引电机作为主要动力源之一，起着关键作用。

然而，由于工作环境复杂、运行负荷大、运行时间长等因素，城轨车辆中的异步牵引电机常常面临振动与故障问题。

因此，本文将就异步牵引电机在城轨车辆中的振动与故障检测进行探讨。

一、异步牵引电机的工作原理异步牵引电机是一种常用的城轨车辆动力源，其工作原理主要基于电磁感应。

当电机输入电源后，电流通过定子线圈，形成磁场。

由于感应与转子的相对运动，感应到的磁场将产生电流，从而形成转子磁场。

转子磁场与定子的磁场交互作用，产生转矩，带动车辆运行。

二、异步牵引电机的振动问题1. 振动来源城轨车辆运行过程中，异步牵引电机的振动主要来源于以下几个方面：（1）电机内部的非线性磁路导致的电磁力变化；（2）电机运行时产生的电磁振动；（3）电机系统结构、零部件的松动、变形等机械因素；（4）电机与车辆轴的传动系统的不平衡。

2. 振动影响异步牵引电机的振动问题不仅会影响车辆的舒适性，还会对车辆的安全性和持久性造成威胁。

强烈的振动不仅会导致乘客的不适，还可能加速车辆结构的疲劳破坏，甚至引发故障。

三、异步牵引电机振动的故障检测方法为了及时发现异步牵引电机的振动问题，提前做出维修和保养，需要采用有效的故障检测方法。

以下是几种常用的振动故障检测方法。

1. 加速度传感器检测法利用加速度传感器安装在电机或车辆上，实时检测电机振动信号，并通过信号处理和分析来判断电机振动是否异常。

这种方法可以实时监测振动情况，并通过与预设阈值进行比较来判断是否存在故障。

2. 频谱分析法频谱分析法是一种通过分析振动信号的频谱来判断是否存在故障的方法。

通过采集振动信号，并将其转换为频谱图，可以清晰地看到信号中各个频率成分的特征。

通过对比正常和异常状态下的频谱图，可以发现异常频率分量，进而判断电机是否存在故障。

技术创新《微计算机信息》2012年第28卷第10期120元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》测控自动化叠频温升测试法的实际应用The Practical Application of Frequency-superposition Heating Test Method(上海出入境检验检疫局机电产品检测技术中心)韩康玮李子琦王金耀邓谨舒慧张继红HAN Kang-wei LI Zi-qi WANG Jin-yao DENG Jin SHU Hui ZHANG Ji-hong摘要:本文主要介绍了用叠频法进行异步电机温升试验的原理和方法,给出具体电气设计方案和测试步骤,明确了叠频法温升测试的优势,较好地解决了特定电机无法用传统试验方法测试温升的难题。

关键词:变频电源;叠频法;温升试验;电动机;模拟负载中图分类号:TP273文献标识码:B Abstract:The article mainly introduced the principle and method of asynchronous motor temperature rise test using frequency-super -position method.Specific electrical design and testing steps have been given,clear advantage of temperature rise test using frequen -cy-superposition method has also been made.It gives a better solution of the big problem that specific motor can't do the tempera -ture rise test using traditional test method.Key words:Variable frequency power supply;Frequency-superposition method;Heating Test;Motor;Simulation load文章编号:1008-0570(2012)10-0146-031引言温升试验是电动机型式试验中比较重要的一项内容,其目的是通过试验得到电机定转子绕组部件在规定的工作条件下运行并达到稳定温升时的温升值,用于考核被试电机所用绝缘材料、生产工艺能否满足电机正常工作及设计寿命的要求。

定子叠频法在异步牵引电机型式试验中的应用随着现代工业的快速发展，对于电机的需求也越来越大。

而在这些电机中，异步牵引电机是一种非常重要的组成部分。

异步牵引电机是利用交流电动力来产生旋转力的一种电动机，它具有可靠性高、体积小、重量轻等优点，因此在许多领域中经常被使用。

随着牵引电机的不断推广，越来越多的型式试验也被引入到其中，其中就包括了定子叠频法。

定子叠频法是一种用来测量电机参数的方法，它利用了定子电压和电流之间的相位差来获得有关电机参数的信息。

在使用定子叠频法进行异步牵引电机型式试验时，首先需要确定三个重要参数：电机的转子电阻、定子的电感和转子的漏感。

这些参数通常由频谱分析仪测量得到，并被用来计算电机的各种性能参数，例如电机的效率、功率因数和涡流损耗等。

在定子叠频法中，对于电机的定子，一般采用空载电流和定子电流的相位差来表示。

在试验中，通常会通过电源将电压加入到电机定子中，以便测量空载电流和相位差。

在测量过程中，通过改变电机的转速，找到所需的频率范围，然后使用频谱分析仪来测量电流和电压之间的相位差。

使用合适的计算程序，就可以从所得到的数据中获得电机参数。

在异步牵引电机型式试验中，定子叠频法的应用能够提供有用的信息。

特别是在电机设计和优化中，它可以为研究人员提供有价值的数据。

例如，在设计高效率电机时，定子叠频法可以帮助测量电机的效率和功率因数，以便更好地理解电机的性能。

在电机健康状态监测中，定子叠频法还可以帮助检测电机的故障，例如定子匝间短路和转子损坏等。

总的来说，定子叠频法是一种可靠的方法，可以有效地测量电机的各种参数，并提供有价值的信息，从而帮助电机设计者和研究人员更好地理解电机的性能和故障情况。

在异步牵引电机型式试验中的应用也将愈发广泛，不断推动着电机科技的发展。

异步牵引电机在城轨车辆中的定子和转子设计引言：异步牵引电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于城轨交通领域。

在城轨车辆中，异步牵引电机的定子和转子设计是关键因素，直接影响电机的性能和效率。

本文将分别针对异步牵引电机的定子和转子设计进行详细阐述，并展示各自的优化方法和技术。

一、异步牵引电机定子设计定子是异步牵引电机的静止部分，其设计对电机的效率和运行稳定性有重要影响。

以下将介绍几个关键的定子设计因素。

1.1 铁心设计定子的铁心主要由三相绕组、铁芯片和缺口组成。

合理设计铁心结构可以减小磁漏损和涡流损耗，提高电机效率。

一种常见的优化方法是采用槽铁心结构，通过选择合适的槽形和槽宽深比，可以减小槽绕组中的铜损耗和对应的散热问题。

1.2 绕组设计定子的绕组是将电流导向转子的部分。

合理设计绕组可以提高电机的功率密度和转矩性能。

在城轨车辆中，电机载荷变化较大，因此绕组设计需要考虑到电机在不同负载条件下的性能。

通常采用鼠笼式绕组，绕组线圈之间的连接可以通过并联、串联等方式来实现，以提高电机的效率和稳定性。

1.3 绝缘设计定子绕组需要具备良好的绝缘性能，以防止绕组在运行过程中受到损坏。

绝缘设计应考虑到电机的工作环境，选择合适的绝缘材料和绝缘结构。

同时，绝缘设计要兼顾电机的散热性能，以保证电机在高负载情况下的稳定运行。

二、异步牵引电机转子设计转子是异步牵引电机的旋转部分，其设计对电机的启动性能、运行平稳性和转矩特性有重要影响。

以下将介绍几个关键的转子设计因素。

2.1 材料选择对于城轨车辆中的异步牵引电机，通常选用铝合金或铸铁等材料作为转子的材料。

铝合金具有较低的比重和良好的导电性能，适合用于高速旋转的转子；铸铁则具有较高的机械强度和稳定性，适合用于大功率的牵引电机。

在材料选择上，需要根据电机的具体应用场景和要求，进行合理的权衡。

2.2 结构设计转子的结构设计对电机的转矩和振动有很大影响。

针对城轨车辆中的异步牵引电机，可以采用带有凸极的鼠笼式转子结构。

三相异步电动机检查试验方法一、适用范围适用于本公司生产的所有高低压三相异步电动机的检查试验。

二、本试验方法的主要指导标准1、GB755-2008/IEC60034-1:2004《旋转电机定额和性能》2、GB/T1032-2012《三相异步电动机试验方法》3、GB/T13957-2008《大型三相异步电动机基本系列技术条件》4、GB/T21211-2007《等效负载和叠加试验技术间接法确定旋转电机温升》5、GB/T22670-2008《变频器供电三相笼型感应电动机试验方法》6、GB/T14711-2013《中小型旋转电机通用安全要求》7、GB/T10068-2008/IEC60034-14:2007《轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值》8、GB/T20160-2006《旋转电机绝缘电阻测试》9、GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》三、检查试验的项目及顺序1、定子及绕线转子绕组直流电阻的测定2、定子及绕线转子绕组绝缘电阻的测定3、定子直流泄露电流试验（仅对高压电机进行）4、绕线转子及内反馈绕组开路电压的测定5、堵转试验6、电机及冷却风机旋转方向的测定7、电机空载转速的测定8、超速试验（当有协议规定时进行）9、短时热试验（仅对高压及低压大功率电机进行）10、空载试验11、振动的测定12、机械检查13、工频耐电压试验四、检查试验的方法与结果判定1、定子及绕线转子绕组直流电阻的测定1.1测量绕组直流电阻的目的通过对实测直流电阻值的分析，可以初步判定被试电机绕组的匝数、线径、并绕根数、接线方式及接线质量等是否达到设计或工艺规范的要求，以及绕组匝间有无短路现象等，并且直流电阻是参与损耗和温升计算的必要参数。

1.2测量绕组直流电阻的方法（1）在测量绕组的直流电阻时，需先测量被测绕组的温度，绕组温度与环境温度之差应不大于2K，如电机处于实际冷状态，可用周围环境温度代替绕组温度。

三相异步电动机热试验直接负载法与叠频法的比对
王凯;孔高祥;黄晓东
【期刊名称】《电子质量》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】电流经过三相异步电动机定子绕组时,不仅会产生旋转磁场带动转子转动,而且也会产生热量,使定子绕组发热,在电动机运行达到稳定时,这部分热量与环境温度的差值便是电动机的温升。

温升是电机性能考核中的重要指标。

根据国家标准GB/T 1032—2012《三相异步电动机试验方法》,温升可按热试验方法测得。

其中,热试验的方法分为直接负载法和间接法。

通过试验对比直接负载法跟间接法中定子叠频法中的现象,记录试验数据,并对差异进行了分析。

【总页数】5页(P47-51)
【作者】王凯;孔高祥;黄晓东
【作者单位】山东省产品质量检验研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TM343.3
【相关文献】
1.三相异步电动机半电压叠频温升试验探讨
2.异步电动机叠频法温升试验浅析
3.三相异步电动机叠频负载温升试验方法的探讨与应用
4.浅谈三相异步电动机降压叠频温升试验
5.异步电动机迭频法温升试验
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190研究与探索Research and Exploration ·探讨与创新中国设备工程 2018.04 (下)我国工业发展迅速，随之而来对于电动机的需求也开始呈现出显著提升的趋势。

然而在实际的工业环境中，很多电动机都会面临较大的工作压力，交流电动机的容量常常会超出出厂时设定的负载试验能力，因此为了能够保证对应的电动机实现有效安全运行，必须对其展开温升试验。

对于异步电动机而言，温升试验的价值就在于确定额定负载条件下运行时，定子绕组的工作温度和电机某些部分温度高于冷却介质温度的温升。

获取到温升特征的数据，对于电动机自身的寿命以及日常安全等方面都有十分重要的价值。

然而在温升试验的领域中，由于对大功率以及立式电动机展开试验时，很难找到合适的对拖机组或者负载来完成试验，因此现在常见的做法是通过定子叠频的方式，对等效负荷进行模拟，进一步获取到温升数据以及效率估值。

对于叠频法温升试验而言，其发展经历了漫长的过程。

20世纪80年代，国际上就已经开始出现对应的研究，当时的美国、日本以及德国等国家，都已经展开了对应的研究；进入到90年代，欧美开始了针对双发电机叠频法的更为深入的关注。

与这种情况对应的是，我国相对而言起步较晚，在80年代诸多国家的叠频试验风起云涌时，我国的相关试验也在随之展开，但只是尝试阶段，而在90年代，欧美试验成果频出的时候，我国也在迎头赶上，当时国内已经将叠频法引入了GB1032-85标准中，并且在很多类型的异步电动机的试验中积累了大量数据。

GB1032-85标准明确指出，300kW 以上卧式或者100kW 以上的立式异步电动机均可以采用叠频法或者降低点压法展开温升试验。

经过多年的发展，电动机容量的不断提升以及其他诸多原因，都使得85版标准中提及的方法不再适用于实践环境，随之也涌现出了诸多新的思路，推动了叠频法的不断发展。

时至今日，国际环境中以D．J．McKinnon 等为代表的学者，开始利用派克方程求解异步电动机等效负荷情况下的数学模型，并且对正弦脉宽调制（SPWM，Sinusoidal Pulse-Width Modulation，SPWM）叠频法下的损耗变动规律展开了研究。

三相异步电机型式试验三相异步电机是电力工程和电机驱动技术的最重要的组成部分，因此型式试验对其质量和可靠性具有重要意义。

本文结合实际，从三个方面介绍三相异步电机的型式试验：一是型式试验的种类；二是型式试验的目的；以及三是型式试验中检测项目的确定。

一、式试验的种类根据三相异步电机型式试验的不同目的，型式试验可分为选型试验、检验试验和试运转试验三种。

1.型试验：该试验是用来确定机组的型式和性能的实验，以确定发电机的类型、功率因数、容量及它们的组合形式，其目的是满足客户的要求并保证运行良好。

2.验试验：该试验，确定电机技术参数是否符合设计要求，是否符合国家对产品质量和安全性的要求，以及电机高压及低压侧配线是否合理，有无违反规划要求。

3.运转试验：该试验是用来确定机组在负载条件下的宏观性能和稳定性的试验，其目的是确保发电机的质量和可靠性，保证机组的运行安全和稳定。

二、型式试验的目的通过进行型式试验，可以检验各种型号的三相异步电机，确保其符合设计和操作要求，可靠地满足其生产和使用需求。

1.以检查电机的结构及技术参数是否符合国家标准，以确保电机的质量和可靠性；2.查电机的发热量是否达到规定的要求，以确定其可以正常运行；3.查电机的运行性能是否能够满足使用与要求；4.定电机的效率，功率因数，在低载和高载时的偏差等。

三、型式试验中检测项目的确定根据三相异步电机型式试验的具体内容，主要涉及：机身结构和外观表面；现场试验：电机启动、运行机械振动、合闸、漏磁、发热、转子短绕；电气参数测试：定子电压电流，转子电压电流、功率因数、效率及它们的偏差；与现场实际运行情况相比，确定电机的参数值是否符合要求。

综上所述，三相异步电机型式试验是确保电机质量和可靠性的重要手段，本文就三相异步电机型式试验介绍了型式试验的种类、目的及检测项目确定等，以供参考。

科学精准的型式试验，可以有效确保三相异步电机的安全性和可靠性，满足用户在生产和使用中的需求。

变频器在异步电机叠频温升试验中的应用研究李岩;姚旭东【摘要】For the temperature rise test on motor couldnot be carried out by the direct load method, it could be made by superposed-frequency method. Analyses the superposed-frequency method with AC generator set and the change of synthetic magnetic field. Built the test system with four-quadrant double PWM controlling inverter. Simulated the synthesized voltage and presented test system circuit configuration. The test system could test asynchronous motor, PM motor and variable frequency motor. The system was characterized by its steady, reliable and save energy.%对于不能采用直接负载法进行温升试验的交流电机可采用定子叠频试验法,分析了采用交流发电机组实现叠频控制的原理,分析了合成磁场的大小变化和频率变化,建立了采用四象限双PWM控制的变频器组成的电机试验平台,对变频器输出的合成电压进行了仿真,给出电机试验平台的结构图,试验台可对感应电机、同步电机、变频电机完成电机的检测试验.具有稳定、可靠、节能等特点.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2011(033)003【总页数】3页(P50-52)【关键词】温升试验;叠频试验;异步电动机;变频器【作者】李岩;姚旭东【作者单位】沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳110168;沈阳理工大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110168【正文语种】中文【中图分类】TP2760 引言随着异步电机容量的提高和型式的增多，受到已有试验设备容量的限制，很多异步电机产品在出厂时无法按国标进行直接负载法温升试验，需要用叠频法进行异步电机温升试验。

城轨车辆用异步牵引电机的设计与优化引言：城轨交通作为城市重要的交通工具之一，对于城市发展和人民出行具有重要意义。

在城市轨道交通中，车辆的动力系统起着核心的作用。

异步牵引电机作为城轨车辆最常用的电动机之一，其设计与优化对于提高城轨车辆的性能和效率至关重要。

本文将介绍城轨车辆用异步牵引电机的设计原理和优化方法。

一、城轨车辆用异步牵引电机的基本原理异步牵引电机是一种常见的三相交流电动机，其基本原理是利用旋转磁场与电动机的转子感应电动势之间的相互作用产生力矩。

异步牵引电机主要由定子和转子两部分组成。

定子上的绕组通过与交流电源相连，形成旋转磁场，而转子上的绕组感应这个旋转磁场，从而产生转矩。

二、城轨车辆用异步牵引电机的设计过程1. 基本参数确定：根据城轨车辆的需要，确定牵引电机的基本参数，如额定功率、额定转速、电压等。

这些参数是设计过程中的基本依据。

2. 定子和转子设计：根据基本参数，设计定子和转子的结构和绕组。

考虑到城轨车辆的工作环境和要求，定子和转子的设计需要具备良好的散热性能和低噪声特性。

3. 磁路设计：城轨车辆用异步牵引电机的磁路设计是关键的一步。

合理设计电机的磁路结构可以提高电机的转矩密度，从而提高车辆的加速性能和牵引能力。

4. 绕组设计：绕组设计是电机设计中的重要环节。

合理设计电机的绕组结构和电流密度分布可以提高电机的效率和可靠性。

同时，对绕组进行绝缘处理和连接方式的选择也是非常重要的。

5. 整体优化：在完成基本设计之后，需要进行整体的电机优化。

通过对电机的参数和结构进行综合考虑，找到最佳的设计方案，以提高电机的性能和效率。

三、城轨车辆用异步牵引电机的优化方法1. 磁场优化：通过磁场分析和仿真计算，优化磁场分布和磁场强度，提高电机的磁场利用率和转矩密度。

可以采用磁场分析软件进行仿真计算，以找到最佳的磁路结构和绕组安排方式。

2. 效率优化：电机的效率是电机设计中非常重要的指标之一。

通过合理选择电阻、铁损和铜损等因素，减小能量损耗，提高电机的效率。

异步电机定子叠频法温升试验及效率研究综述温升试验是电动机型式试验中比较重要的一项内容，其目的是通过试验得到电机定转子绕组部件在规定的工作条件下运行并达到稳定温升时的温升值，用于考核被试电机所用绝缘材料、生产工艺能否满足电机正常工作及设计寿命的要求。

电机试验站多用被试电机和陪试电机对拖的方式或者测功机给电机加载以完成温升试验。

标签：异步电机；定子叠频法；温升试验；效率试验是全面考查三相异步电动机在产品标准规定情况下是否符合标准要求而做的试验。

在全部的试验项目中，温升试验是个重要而费时的试验项目，温升试验的目的是测定电机在额定运行条件下各部件的实际稳定温升。

一、叠频法测试温升的优势（1）叠频法进行异步电动机温升试验时不需要进行机械联接，所以该法特别适用于难以对组或无合适的拖动电机、超检测设备容量的异步电机及低速异步电机而又没有合适陪试电机的温升试验。

（2）对于普通的异步电机，叠频法温升试验则可以减少对组装配的时间及减少试验时的能源消耗。

（3）逆变单元直接发生叠频试验需要的叠频合成波形，大大减小了逆变单元的容量，降低了设备的成本。

二、异步电机定子叠频法温升试验及效率（1）原理分析。

电动机温升试验可使用直接负载法或模拟负载法进行。

叠频法属于模拟负载法。

使用叠频法进行异步电动机温升试验时不需要进行机械联接，是在被试电机上加上另外一个差频的电压，使电机达到额定电流以模拟电动机的负载。

试验时，两个不同频率电源产生的旋转磁场的角速度在气隙中旋转，气隙中的合成磁场则是这两个磁场的叠加。

叠频试验时，被试电机转子虽未与任何负载连接，但由于转子的转动惯量，它们不能跟随气隙磁场转速的变化而改变其转速，转子转速的平均值，并周期性的加速与减速。

因此，在气隙磁场转速变化的一个周期，部份时间下，转子转速低于旋转磁场转速，作电动机运行，从电网吸取能量；另一部份时间内，转子的转速高于旋转磁场转速，作为发电机运行，把能量送给电网。

当辅助发电机电压增大，气隙磁场转速的变化幅度也增大，故磁场与转子间的相对转速增大，于是被试电机中的电流随之增大。