旋转电机轴电流测量技术的比较.pdfVIP

旋转 电机轴 电流测量技术的比较 雷蒙德 ·Ong (安大略 ，Peterborough，GE3--业系统，IEEE会 员) J．H_戴蒙德 (安大略，Peterborough，GE_Y--_,lk系统，IEEE高级会员) R．D．芬德利 (安大略，汉米敦，McMaster大学，IEEE会 员) 曹秀萍译 刘东升校 摘 要 电动机 电磁上 的不对称会感应 出电压 ，并产生流经 电机转轴、轴承、轴承座及 电机基座 的轴 电流 。IEEE多相感应 电动机及发 电机标准试验方法详述 了轴 电流， 并提 出了一种可 以记录轴 电压或轴 电流的测量方法。本文提 出了另一种测量方法及 其对大型感应 电机 中轴电流 的判别。 轴 电流 的测量方法得到 了改进。这些方法包括分路 电流法与Rogowski线 圈测量 法。只有这种Rogowski线 圈测量法才为我们提供 了一种精确 的测量轴 电流 的方法 而其它方法要 么得 出不精确 的测量结果，要么会产生其它 的有 关电机完整性 问题。 文章论述 了Rogowski线 圈法 的机理与合理性 以及配套试验 数据。 引 言 磁不对称会在大型感应 电机 的轴端 间产生 电压。这些不对称会 由于制造过程 中 电机铁心 的扇形片拼接，扇形片 的迭压，转子 的偏心，定、转子表面直线度，以及 其它异常情况而产生 [1，2]。有证据表 明轴 电压或大或小地存在于所有旋转着的 电机 中 [3，4]。也有诸如静 电荷积累 的其它 因素在一些用到PWM逆变器 的应用 中 会 引起轴承 电流的可能性 [5]。 IEEE标准 112—1991[6]叙述 了两端 间轴 电压 的测量技术 ，指 出可 以通过在 回 路 中的接人 电流计来测量轴 电流。正如我们将要通过理论与测量 的方法所 阐述 的， 此方法得 出的是不正确 的轴 电流值。被试电机是一台大型、八极感应 电动机。在最 初 的工厂常规试验期 间，发现有油变色及轴承损坏情况。对轴承 巴氏合金 的检查表 明带有 圆型亮底弧坑特征的放 电痕迹表 明与轴 电流有关 。油在试验开始时是纯净 的，且为防止可能产生的轴电流 已对轴承采取 了绝缘措施。试验前后 的轴承绝缘 电 阻都在 10000Q以上 ，因此轴承损坏没有 明显 的理 由。 然而 ，在轴二端存在 一个低 电压 是可 以想象 的。刚启动油膜建立前 ，这个低 电 压会产生一个较大 的轴电流。在油膜建立瞬 间，轴 电流 的突然中断将产生一个很高 一 68 — 的感应 电压分量 ，引起油膜击穿，紧接着是对轴承 的破坏 [7，8]。接下来 的问题 是设计 一个测量程序来证实轴 电压确实 出现过，并测定该轴 电压及它引起 的轴 电流 的数值。 IEEE标准 1l2中给 出的标准操作法，包括测量二端 间轴 电压 的高阻值 电压表与 测量轴 电流低 阻值 的电流计 的使用。本文将 阐述上述方法 以及在此标准 中未提到 的 另一种方法——Rogows 线 圈法 的可靠性 。本文 的结论将是 ：Rogowski线圈法是 测量轴 电流唯一可靠 的方法。 试验步骤 第一种方法使用了一个如图l所示的与该轴串联的低阻移动线圈式电流计。 AWG 国线规 )2号 电缆 图l 电流表法简 图 轴 电流测量值 随 电缆线径成正 比地变化。电缆线径越大其 阻值越低，轴 电流值 就越大。经过一段 时间的试验后，确定AWG2号 电缆。该型号较有利于轴 电流测量 值 的稳定。电缆是通过安装在轴二端 的炭刷与轴相连 的。然而，由于 电动机两端安 装Rogowski线 圈以及轴非驱动端集 电环所造成 的空 间限制，将 l英寸宽的铜辫子线 绕在矩形木片端部，再与AWG2号 电缆相连稳 固地连接到轴 的两端。将低 阻值 电流 计接人 回路 以测量轴 电流。这种 由轴 的一端到 电流表再到轴 的另一端 的接法，由于 支路里 电阻较低将产生轴 电流。原标准中采用的方法是可靠的!如果电机不因测试 轴