浅谈主发电机温升试验

谢浩

中车永济电机有限公司 山西省运城市永济市 044500

摘要：温升试验是电机的一项重要性能指标。

1、仪器仪表的准备

试验前，我们要将仪器仪表准备好，一般有稳流源、数字繁用表、时钟表、数字电压/流表、风量表、酒精温度计、温湿度表、远红外测温仪、智能转速表、温度巡检仪。

2、电机温升试验准备

在进行温升试验前，我们首先需要将辅助工作准备好，

2.1测量冷却空气(进风)温度，在风道中距电机进风口约1m处放置PT100。

2.2测量室温，将温湿度放在距电机1～2 m 处，处于电机高度一半的位置，应不受外来辐射热和气流的影响。

2.3测量出风温度，用绑扎带固定温度计在出风口处。

2.4测量轴承温升，将PT100吸在轴承盖上。

2.5安装所有影响电机温升的盖板、风罩等部件。

3、同步主发电机温升试验项目

在同步主发电机温升型式试验中，一般要做5个不同的温升试验，分别是空转温升、小时温升、空载电压温升、短路电流温升、转子绕组温升、定子绕组温升。以此来验证各部件温升是否符合有关标准规定的要求。

4、不同温升试验项目工艺方法

4.1空转温升试验

将同步主发电机与拖动机刚性连接，按照试验大纲，给定拖动机额定转速，拖着被试机转动达到额定转速，进行温升试验，持续运行到绕组温升稳定，同时进行各种数据的记录。

4.2小时温升试验

将同步主发电机与拖动机刚性连接，按照试验大纲，给定拖动机额定转速，拖着被试机转动达到额定转速，到达额定转速后，调节被试机励磁电流，使其定子绕组电流达到额定电流，进行温升试验，持续运行到绕组温升稳定，同时进行各种数据的记录。

4.3空载电压温升试验

空载电压温升试验包含空载小电压温升试验和空载大电压温升试验，被试机空载运行，将被试机电枢绕组开路，将同步主发电机与拖动机刚性连接，按照试验大纲，给定拖动机额定转速，拖着被试机转动达到额定转速，到达额定转速后，调节被试机励磁电流，使其定子绕组线电压达到试验大纲规定的线电压，进行温升试验，持续运行到绕组温升稳定，同时进行各种数据的记录。

4.4短路电流温升试验

短路电流温升试验包含短路小电流温升试验和短路大电流温升试验，通过短路开关将主发电机三相绕组可靠短接，将同步主发电机与拖动机刚性连接，按照试验大纲，给定拖动机额定转速，拖着被试机转动达到额定转速，到达额定转速后，调节被试机励磁电流，使其电枢电流达到试验大纲规定的电流，进行温升试验，持续运行到绕组温升稳定，同时进行各种数据的记录。

4.5转子绕组温升试验

在额定风量、规定转速下，将被试机电枢绕组开路，将同步主发电机与拖动机刚性连接，按照试验大纲，给定拖动机额定转速，拖着被试机转动达到额定转速，到达额定转速后，调节励磁电流规定值下，持续运行到绕组温升稳定，同时进行各种数据的记录。

4.6励磁机定子绕组温升试验

将被试机定子绕组三相短路，将同步主发电机与拖动机刚性连接，按照试验大纲，给定拖动机额定转速，拖着被试机转动达到额定转速，到达额定转速后，调节被试机励磁电流，使其定子绕组电流达到试验大纲规定的电流，进行温升试验，持续运行到绕组温升稳定，同时进行各种数据的记录。

4、数据记录

每隔30min记录发电机三线电压、三相电流、励磁电流，转速；同时记录进、风口温度、环境温度；记录远红外测温仪或温度巡检仪测量的机座温度、轴承温度。

4、停车测电阻

温升试验结束时，迅速切断电源(或制动电流下降为试验电流的80%)，同时停风开始计时，电机停转、断电，以最快的速度测量主发定子绕组或其它绕组的热态电阻，分别记录绕组的电压、电流及相应时间，前3min 内每次记录不超过20s，此后不超过30s，持续5min。用外推法求出主发定子绕组或其它绕组的热态电阻。待电机停稳后，立即使用远红外测温仪测量滑环表面的温度。

5、温升计算

绕组温升用电阻法，根据温升公式计算温升。其他部件采用温度计法。

电机温升是电机运行的重要参数之一，温升试验的方法有许多种，但应用在电机绕组中的温升试验，测量绕组温升的主要方法是电阻法。根据绕组导线受热后电阻值增加的原理，其电阻与温度间的关系符合式(1).如果测得温升试验前冷态电阻R1及试验结束瞬间绕组的热态电阻R2，就可直接按式(1)计算绕组的平均温升。

    R2-R0=K+ti+ti-t2

式中

tl一试验开始时的绕组温度，℃

t2一试验结束时的冷却介质的温度，℃

    公

K—铜绕组取235

    上式中，要求定子绕组的热态电阻R2需在电机切离电源前用带电测量装置测量，但由于条件有限，普通直流电桥用以测量绕组电阻时，规定应在交流电源断开后再接赢流电桥，绕组热态电阻就只能在电机切离电源并停车后测量。但是无论动作多么迅速。也总需要一段时间才能测取电阻的数值，而在这一段时间内，可能电机绕组的温度已经开始下降了，因此新测出的电阻值不是运行中的电阻值，不可能正确反应运行时的温度，而是冷却了一段时间后的绕组温度。可见，绕组热态电阻的测量足电机温升试验的重要步骤，温升计算的准确与否，关键要看所测量的方法是否正确，测量的数据是否准确。

5.1绕组电阻的测量

电机切离电源后，绕组温度会立即降低，既使在断电后15~20s

内测得的热态电阻，计算温升也比实际温升低5℃左右，故电机停转绕组热态电阻装置时，准确估算热态电阻，不仅可提高温升的测试准确度，而且可方便地测取电机的发热血线。下面介绍两种推算热态电阻R。的方法。

5.2绘制曲线法

电机断电后，迅速测量绕组热态电阻，是提高测试准确度的关键。按标准规定，自电机断电至测取绕组热态电阻第1点的读数时间间隔，小功率电机应尽可能不大于20s，测量时应快速取得第1次读数，以后相隔一定时间测量一次，至少测6次。相隔时间长短视绕组冷却速度而定，以电阻值的变化能从仪表上明显反映出为准

10为底的对数叫做常用对数( commonlogarithm ， 并记为lg 电机温升计算，以每次测得电阻值的对数值lgR 1、lgR 2， ， ， ， lgR a为纵座标，切离断电瞬间的时间间隔为横座标， 绘出冷却曲线lgR=f(t) ， 最短时间间隔的一点切线延长线直到与纵轴相交，即得温升试验结束时电机切离电源瞬间的绕组热态电阻的对数值IgR：， 如图1所示。电机断电瞬间的绕组电阻，也可用R=f(t)曲线进行修正(见图1)。当读数点较多时，准确度可与对数曲线法接近。

 5.3公式计算法

断电后，由于做不到立即测量电阻，而造成温度下降，这时从断电到真正测得温度这段时间内，绕组温度按指数下降。为补偿下降的温度，应计算出修正值。

6、温升试验质量控制要点

6.1当电机各部分温度变化最后1小时不超过2K，即认为电机发热已达稳定状态。

6.2测量轴承、机座温度时，选取温度最高的位置测量。

6.3试验结束时冷却空气温度，应采用试验过程的最后1/4 时间内几个相等时间间隔的温度计读数的平均值。

6.4转子绕组温升试验（或励磁机定子绕组温升试验一般同时进行。

6.5停机前，商量好手势、口令。

6.6记录数据时，分析数据走势是否正常，发现异常，及时查找原因、更正。

7、安全注意事项

7.1穿戴整齐劳动防护用品。

7.2随时监测设备的运行状态。

7.3电机机械连接的地方必须加挡板。

7.4到电机前采集数据是，任何人均不得站在电机旋转方向的一端，以防异物甩出伤人。

7.5现场测量数据时注意带电连线，防止触电事故。

8、结语

温升试验是制造厂在型式试验中鉴定产品质量的重要试验项目之一，温升试验的目的就是要确定主发电机各部件的温升是否符合有关标准规定的要求，从而为同步主发电机长期安全运行提供可靠的依据。