電機的現場故障診斷解決方案METRAHIT?COIL
發布時間：
2024-10-11 13:47
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介紹
電機的診斷、維護和維修過程需要測量各種電參數，并進行功能和安全測試。為此需要配備多種測量和測試儀器，這些儀器通常便攜性有限，不太適合現場使用。Metrahit Coil是一款手持式的多用表，輕便易攜，非常適合此類應用。
同步電機
在同步電機中，永磁轉子隨定子磁場同步旋轉。Differentiation is made between 3-phase and single- phase synchronous machines – 兩相同步電機是非常罕見的。同步電機可作為發電機或電動機來運行。
同步電機的轉子受定子旋轉磁場的驅使而同步轉動。旋轉磁場的頻率和極對數決定了轉子的轉速。
轉子是恒定磁場由永磁體連續激勵或由轉子上的線圈分別電磁激勵。永磁同步電機也可以發電機形式來運行。
同步電機的優缺點
同步電機不包含直流電機所必需的換向器-對于單獨勵磁的同步電機，只有很小的勵磁電源通過滑環饋送給轉子，甚至在永磁勵磁和無刷勵磁的情況下也消除了這一點。
對于需要不受負載變化影響的穩定轉速應用而言，同步電機中轉速和電頻率之間的剛性關聯是有優勢的。變速驅動也可以在變頻器的幫助下來實現。
在某些情況下，三相供電系統的自啟動困難算是同步電機的一個缺點。
異步電機
在三相異步電機中，發電機的轉子跑在定子旋轉磁場的前面，而電動機的轉子則在定子旋轉磁場后追隨。區分兩種不同類型轉子：短路轉子或鼠籠轉子，轉子兩端的導棒短接，轉子滑環繞組接線端被引到電機的接線盒中。
特殊的啟動程序來降低啟動電流。常用的是經典的星-三角連接。就電子學方面而言，變頻器通常被用于轉速控制。需要使用啟動裝置這一額外設備，比如在重負載啟動的情況下。
異步電機的優缺點
異步電機不需要任何換向器或電刷，因此使用壽命更長。
它們堅固耐用，價格低廉，這使它們成為驅動技術領域的多面手，也可以處理高扭矩值。
直接啟動時的高啟動電流是一個缺點。不僅如此，電機也總會滑步并且轉速不夠穩定。三相異步電機需要三相旋轉磁場。如果是單相異步電機，旋轉磁場的產生需要一個額外的電容器作為第二相，這會導致90°的相位偏移。
故障診斷方法
可以通過多種方法來測試電氣設備的電氣安全性和功能是否正常。其中，電氣安全的測量包括：接地連續性、絕緣電阻、漏電流、殘余電壓和高壓測試。
電機的問題發生可能源自電氣機械方面，機械方面的原因不在本文討論之列。
電氣原因包括繞組、控制器或電子器件的故障。通過比較多相電機各繞組間的電氣特性可檢測出繞組的絕緣缺陷或短路情況，這種方法既適用于定子繞組，也適用于轉子繞組。對于單相電機而言，可將繞組電氣特性與已知的良好參數進行比較，例如與新電機的繞組特性值進行比較。需要知道的是，這些電氣特性會受到電機溫度的影響并只有在施加電壓的情況下故障才能顯現。
檢查電子器件，例如變頻器，由于需要進行大量的測試程序，因此在現場進行測試是不太切實際的。出于這個原因考慮，在測試電機繞組的絕緣損壞情況和短路故障后，通常直接更換電子器件。
當前相對先進的方法是使用多用表、絕緣電阻測試儀和電機繞組測試儀進行故障診斷。目前為止，后者一般是測試臺形式，僅能在有條件的現場進行使用。
從繞組到外殼和端子之間的電阻可以用簡單的多用表進行測量。如果繞組到外殼之間的電阻可被測出，則表明絕緣已損壞。然而，相反的觀點是絕緣在電機過載的情況下如果不受到一點損壞，這種情況是不允許的。只有當絕緣電阻測試儀的測試電壓大于電機工作電壓時，才能得出這一結論。端子間的繞組電阻值可作為繞組是否發生短路的指示器。如果定子或轉子的各個繞組的電阻值幾乎相同，則繞組可能沒有短路。但是，這一方法不適用于導線較粗且電阻水平難以測量的繞組。并且，繞組短路僅在有電壓施加其上時才會發生的話，通過這一方法是無法檢測出來的。具備浪涌電壓測試功能的儀器可提供可靠的測試結果-除了永磁電機的情況，因為永磁場會隨著轉子位置的不同對測量結果產生影響。當比較各繞組的測量結果時，必需考慮到即使對于良好的電機，由于制造公差，單個繞組的電學值也會存在不同。
應該提到的是，用感知器官進行檢查可能提供可能問題的相關信息。電氣故障常常可以被看到或聞到!
測試和診斷設備
目前市場上比較先進的設備可分為以下幾類：
電氣安全:
- 保護導體電阻、絕緣電阻和漏電流測量的電氣測試儀
- 高壓測試儀
功能測試:
- 包含絕緣電阻、電阻和電感測量功能的電機檢測儀
- 具有高測試電壓的絕緣電阻測試儀
- 偵測繞組短路的浪涌電壓測試儀
METRAHIT COIL
所有重要的測試和測量功能集合在一臺手持式的多用表上– METRAHIT COIL 是一款多用表、絕緣測試儀和電機繞組測試儀。
使用一臺手持式現場用儀器來進行繞組短路檢測是世界首創。測量電壓1KV，這也使得診斷僅在工作條件下才會發生的故障成為可能。通過比較多相電機各繞組的測量值，來判斷是否發生繞組短路，這既適用于三角形連接，也適用于星形連接。
對于單相電機而言，則將測量結果比已知良好值進行比較。
浪涌電壓測試的方法描述
實際測量的是電機繞組和測試適配器中電容組成的LC并聯諧振電路的時間常數，繞組電感一般在10 mH 到 50 mH。電感測量范圍可通過改變電容來進行調整。
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Surge Voltage Test Principle with Parallel Resonant Circuit
電容器被1000V充電，然后通過LC電路放電。前兩個過零點之間的時間差被測出并顯示在LCD屏上。時間常數與繞組電感成正比。一個接一個，測量所有繞組。各測量值之間的偏差在模擬刻度上以百分比顯示。對于良好的電機，偏差在幾個百分點之內。如果偏差大于10%，可以認為繞組短路。由于測量結果受到電機質量的影響。無法給出精確值。
Time Constant of the Decaying Surge Voltage in the Resonant Circuit Multimeter Display
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應用，優勢和劣勢
第一個使用METRAHIT COIL的客戶是一家國際領先的電動叉車制造商。
就叉車而言，驅動系統出現錯誤的主要原因是變頻器(逆變器)，因此到目前為止，變頻器已被首先更換。如果問題與電機繞組有關，過去不可能立即在現場確定，而是要等到變頻器在幾個昂貴的工作時間內不必要地更換后才能確定。因此，在METRAHIT COIL 上的投資可以非常迅速地攤銷，并且可以通過避免不必要地更換單個變頻器來單獨支付。
缺點是，通過浪涌電壓測試來檢測繞組短路不能為永磁電機提供明確的結果。
應用
應用領域包括電力驅動技術，以及電機和汽車制造，特別是在故障排除的維護和服務領域以及電氣安全檢測。
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METRAHIT COIL with COIL Test Adapter
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