对交流异步电动机试验用工装设计的分析

肖伟旭

摘 要：本文结合个人从事电机试验工装设计的实践工作经验，在总结并且梳理了相关参考文献的前提下，提出一种切实可行的交流异步电动机的试验工装设计方案，对其中的装置设计要点展开了详细的分析，以期通过本文的粗浅阐述为广大同行在今后的实践工作提供一些有益的参考与借鉴。

关键词：交流異步电动机;试验工装;设计

1 研究背景

对于交流异步电动机而言，在对其展开热试验、效率测试试验以及测绘T-n特性曲线等相关操作时往往都需要加机械负载于发动机上。而根据加机械负载的不同形式，大致上可以分为直流发动机做负载，电力测功机加负载，转速转矩传感器加负载等多种形式。虽然加的机械负载形式不尽相同，但是采取的试验方式大致相同，主要包括两种：第一种试验方式为部分固定负载机或者是机械负载，单次安装可以完成对单台电动机的相关试验;第二种试验方式则为对拖形式。所谓的对拖形式就是利用两台电机进行对拖，其中一台电机为被试验的电机，另外一台电机为陪试验的电机也就是负载电机，单次安装即可以完成对两台电动机的所有相关试验。需要注意的是在对拖试验过程中，选择的两台电动机应该保证二者之间的类型、频率、转速以及功率相同，即便无法完全相同也必须要相近或者是类似。

而目前对于我国绝大多数的电机制造厂而言，其展开电动机试验时采取的多半是带内回馈的专用变频电源系统，这种试验系统使用的恰恰就是对拖加载形式。因此，本文基于此种试验背景，根据对拖形式对交流异步电动机的试验用工装设计进行分析与研究。

2 交流异步电动机试验用工装设计简介

通常来讲，在对电动机使用拖法试验时，两台电动机分别为被试验电动机与陪试验电动机，其中被试验的电动机往往作为电动机进行运行，而陪试验的电动机则主要充当发电机进行运行。对于采取带内回馈的专用变频电源系统的发动机试验系统（见图1），其中的陪试验电动机发送出来的电回馈直接到直流边，相应的损耗则由电网直接提供，也就大大地节约了电能以及试验设备在运行过程中的不必要费用。

在实际试验过程中，由于调节频率能够调节负载，所以整个试验的操作也更加便捷。并且随着被试验电动机电流的进一步增加，压降也会随之进一步加大。因此，在对负载进行逐步增压时，需要保持被试验的电动机本身的电压必须为额定的电压。这是因为，处于发电状态下的交流异步电动机，本身的功率因素相对较低，加之必要的损耗问题，如若电压无法保持在额定状态之下，那么陪试验的电动机势必会发生过载现象。

3 交流异步电动机试验用工装设计的具体方案

通过轴承座将试验用电动机与传感器相互连接，采取联轴器连接试验电动机与轴承座以及轴承座与转速-转矩传感器，并将制动块加设在轴承座与转速-转矩传感器间。而这块加设的制动块主要被应用在电动机转子的机械堵转上，具体的拖法试验用工装设计方案（见图2）。

该装置的最大特点有：第一，被试验的电动机或者是陪试验的电动机，其与T-n传感器应该保持间接连接关系，从而避免试验工装在实际的组装过程中出现同轴偏差问题，影响到试验结果本身的准确度，同时也是对传感器的一种保护;第二，试验用工装装置的任何设计，都应该本着方便试验电动机拆装、方便达成不同型号的试验、方便开展出厂试验等相关试验项目的原则进行设计;第三，试验用工装装置在设计过程中，必须要本着安全可靠、制造成本低廉、安装调试便捷的思路开展。

3.1 选用适合的联轴器

为了更好地满足交流异步电动机试验用工装设计需求，在联轴器的选择上必须要使其能够符合实际的使用标准规格，在具体选用上可以参考联轴器国家标准以及行业标准设计等进行计划，如若条件允许也可以对联轴器展开自行设计。

这是因为在实际的试验过程中联轴器需要进行反复多次的拆卸，因此一般情况下都是采取基轴制G8作为联轴器与轴之间的配合，挠性联轴器也是最为常见的联轴器类型。除此之外，还可以使用挠性连接件的刚性联动器，以此降低被试验电动机与T-n传感器之间存在的同轴度偏差问题，最大限度地避免对试验结果产生影响。

具体而言：因为联轴器A主要用在试验工装输出端以及被实验电机、陪试验电机的连接之上，所以需要经常性的脱开，因此需方便拆卸且维护相对简单，具有一定直线、角位移补偿能力的联轴器最为适宜，最好实际的经济成本也相对较低。一般来讲，在进行中小功率的交流异步电动机试验过程中，可以使用万向联轴节，以及弹性柱销联轴器。如若是进行大功率的交流异步电动机试验，则可以使用梅花联轴器;因为联轴器B主要负责T-n传感器和轴承座的连接工作，装配完成以后，基本上不存在装拆需求。所以，联轴器B不仅要具备基本的传递运动，还需要能够实现交流异步电动机的堵转试验。为此，弹性柱销联轴器相对而言较为合适。

3.2 工装堵转试验的设计

在电机生产制造行业中工装堵转的应用十分广泛，且具体的堵转工装形式也各不相同，最为常见的几种形式包括：卡具卡住轴伸、夹板夹紧轴伸等。而这几种形式多适用于中小功率的电动机，对于大功率的电动机往往不太适用，安全系数相对较低，这是因为大功率的电动机无论是对夹板，还是对卡具的实际强度等诸多要素都提出了相对较高的要求。

而在堵转试验的开展过程中，最为常见的主要是计算机自动控制检测系统，即利用计算机在电动机刚刚加点，还未来得急旋转的过程中进行快速的采样，从而读出相应的数值;另外一种方法则是利用工装将转子堵住，使其无法转动后，再对其施加一定的额定电压，以得到定制电流以及输入功率，将其与相关的标准加以对比，从而判断出相关参数是否正常。

为此，结合工装堵转的实际工作情况以及堵转试验需求，结合参考文献，提出一种转子堵转设计装置，以此实现工装堵转的安全操作（见图3）。需要注意的是此设计利用金属销代替弹性销，而金属销的实际放置数量应该结合试验电动机的实际堵转转矩进行计算、取值。同时，销轴本身的抗剪强度也应该展开计算，方可按照实际所得的抗挤压强度对校核强度。

3.3 轴承座以及T-n传感器的设计选用

在轴承座的实际设计上首先应该做好轴承型号的选择，为此应该将传递转矩与转速的相关参数作为选择支撑轴承型号的重要依据，以便于选择出最为适合的轴承座。此外，也可以对轴承座进行非标设计，这就需要依据固定底座的高度以及T-n传感器的中心高加以设计。

在T-n传感器的实际选用上应该优先进行转矩测量仪、转矩传感器的负载试验，以便于选择出最为适合的使用规格。对于转矩测量仪的试验，除了要对其展开堵转试验、最大与最小转矩测量以外，还应该严格遵循行业标准要求，确保转矩测量仪的标称转矩不会大于被试验电动机本身两倍的转矩。

4 结束语

本文提出的这种交流异步电动机试验工装可以在以对拖安装形式为主导的试验电机上应用，也可以在以单台安装形式为主导的试验测控系统上应用。这种试验用工装装置能够辅助电机制造生产厂家，对交流异步电动机展开相关的试验项目，如型式试验、出厂试验等重要的试验项目。即便是相关的安装工作人员不调整T-n传感器、试验电动机的同轴度，也能够避免因安装误差问题而带来的试验结果偏差。该设计最大限度地缩短了安装调试等工作的辅助时间，实现了对传感器的有效保护。

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