摘要：在异步电动机的相关研究领域中，对于温升的测试是确保电动机自身保持正常稳定工作的重要前提。但是就大中型电动机而言，由于其温升试验本身存在难度，因此常常会采用一些相关等效模拟的方式实现温升试验，其中叠频法温升试验就是典范之一。文章首先从叠频法温升试验的发展历程角度出发加以说明，而后剖析了其工作原理，以供参考。
关键词：异步电动机；温升试验；分析
1前言
现阶段，随着电网建设容量等级的不断提升，电力设备的容量也快速增大，市场上已经出现额定电流超过35kA的电力设备，诸如发电机出口保护断路器、封闭母线用变压器套管等，此类产品的特点是体型较大，在交流电流下对应的阻抗较大，并且在实际运行过程中通常带有外部强制冷却装置，如风冷、油冷等，且风温、油温均可调，因此在该类产品的具体的试验实施过程中，变量较多，对于试验的场所、布置等均提出了较高的要求，且试验结果的判定需要更加准确的评估。
温升试验是评价电力设备产品性能的重要试验，当电器设备通过电流时，由于本体的电阻损耗、涡流损耗和磁滞损耗等，使电能转化为热能，在发热严重时，会导致设备的损伤及通流能力的急速降低，影响到设备的正常工作；在大容量的电力设备中，通常为了提高载流能力，对其加入强制冷却装置，因此，对该类型产品的试验均需要模拟现场工况，增加冷却量可控的冷却装置，同时为了避免试验过程中人为因素、偶发因素造成的试验结果偏离，需要对这类试验的测量数据采取准确的提取，并对试验结果进行完善的评估。
2叠频温升试验基本原理
试验时，被试电机电源由两个不同频率的电源串联，主电压频率为被试电机额定频率，电压等级为被试电机的额定电压辅助电压频率和幅度可以调整频率一般调整在，幅度调整范围依据被试电机的额定电流而定。调节辅助电源幅度，使被试电机在额定电流下运行，使电机绕组电流产生相当于直接负载时的损耗，而使进行温度试验。
在气隙磁场转速变化的一个周期内，当电机的转子转速低于定子磁场转速时，作电动机运行，从电网吸收能量当电机的转子转速高于定子转速时，作发电机运行，向电网回馈能量。由于叠频的气隙磁场不稳定，与转子间的相对转速变化增大，被试电机能够达到额定电流进行温升试验。
3异步电动机叠频法温升试验浅析
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。
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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，SinusoidalPulse-WidthModulation，SPWM）叠频法下的损耗变动规律展开了研究。同时我国也在综合多方经验的情况下，制定了叠频等效负载法试验标准GB/T21211-2007，针对叠频试验中电源电压、频率以及温升折算等加以初步规范，将该领域的研究推动到了一个新的阶段。
针对大型异步电动机展开温升试验的时候，要求电动机保持在额定负荷展开工作，此时因为轴伸侧无负载，因此运行转差率趋近于0，导致无法在定子与转子中感应出额定负载电流和转矩电势。定子叠频法则是通过改变电动机转子的转动惯量，来实现增加电动机定子电流的效果，从损耗的角度实现了对于等效负荷的加载。从工作原理的角度看，此种方法主要是将2种相近频率的主、副电源进行矢量叠加，进一步形成新的拍频电源，其频率等于2个电源的频率差f1-f2，用这个新的叠加电源来实现电动机的驱动。此种情况下，电动机气隙中合成磁通为主、副电源矢量叠加的结果，当电动机转速低于定子磁场同步转速时，其感应转矩与转速保持同向，则处于电动机模式的工作状态，反之，则发挥制动作用，相当于处于发电机模式工作状态。进一步合成的旋转磁场在同步转速附近产生了脉动振荡，则设备会在2种工作模式直接切换，从而实现改变电机转子的转动惯量的目标。
大中型异步电动机转子常常具有极大的转动惯量，当拍频为5Hz，而主频为50Hz的时候，在0.2s内即可实现一个周期，因此转子速度变化会落后于磁场转速。与之对应，当磁场转速高于转子速度时，会保持在电动机模式运行，而当磁场转速低于转子速度时，则会保持在发电机状态展开运行。这种方式通过改变转子惯量而进一步决定电机定子电流的大小，与叠频磁场的变化速度保持正比。
4结束语
在叠频法温升试验的实现过程中，除了要对其相关原理加强理解外，还必须进一步展开包括叠频频率的选定，以及对于叠频更具体的方式的确定等方面相关问题需要落实讨论，限于篇幅问题，在此不多做议论。对于叠频法而言，其自身也处于不断完善与发展的进程中，诸如不同叠频法的分析对比，以及电流、发热等效率方面的对比都有待于进一步完善，并且以场路藕合的方式中，其动态磁场、温度场等细节，都是未来研究的主要内容。但是截至目前，叠频法温升试验对于异步电动机的价值已经明确，其深人应用，解决了大型异步电动机因为负载问题而难以展开温升试验的问题，其价值不容忽视。
参考文献：
［1］王宇光.大型电力变压器温升及其现场实例分析［J］．山西焦煤，2017，（01）：26－28.
［2］武永红.电力变压器试验自动控制系统研究［D］．保定：河北农业大学，2017.
论文作者:龚精学,曾斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/12
标签：电动机论文; 转速论文; 转子论文; 定子论文; 磁场论文; 电机论文; 负载论文; 《电力设备》2018年第20期论文;