电机驱动系统是将电能转换为机械能的动力心脏,小到风扇、空调,大到船舶、飞机都离不开电机,如此重要的部件出现了异常该如何定位与分析呢?本文将带您深入了解。

电机需求现状分析

电机需求的激增首先体现在无人机上。近年来,随着卫星定位系统的成熟、电子与无线电控制技术的改进、多旋翼无人机结构的出现,无人机行业进入快速发展阶段。目前,无人机已经成为商业、政府和消费应用的重要工具,广泛应用于建筑、石油、农业以及公用事业领域。电机作为无人机运行的核心,其需求量也是随之上升。

对电机系统需求的增长在纯电动汽车上体现同样明显:以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱,电机结构简单、技术成熟、运行可靠,甚至被视为中国在新能源汽车行业实现汽车工业“弯道超车”的希望领域之一。伴随着电动汽车占有率的上升,驱动电机的需求量也与日俱增。

电机常见问题

发电机过热:如定子电压过高,铁损增大;负荷电流过大,功率因数太低,使转子励磁电流增大,造成电机发热;

发电机的三相负荷电流不平衡:如果三相不平衡,则可能引起电机转速不均匀、电机发热、控制设备紊乱、跳闸;

电机堵转:由于电机负载过大、拖动的机械故障、轴承损坏扫膛等原因引起的电动机无法启动或停止转动;

谐波干扰:高次谐波含量过高,可能会使得系统中伺服电机产生脉动,交流电机产生振动,运行噪音增大、设备发热,造成电机损坏;

启动异常:电机无法正常启动,需数次才能启动成功或短时间启动后便停止工作;

缺相:三相电机若缺少一相动力电,会造成电机转不起来,电机短路造成电机发热量过大,烧坏电机等恶性事故。

如果从电力系统的角度进行分类,可以发现谐波与三相不平衡是引发电机异常的最重要的两个因素,因此我们需要针对这两项分别进行分析与定位。

 电机异常分析与解决

谐波

谐波与电机的关系

电机系统中变频器的输出信号作为电机的输入,变频器的输出电流含有大量高次谐波。高次谐波含量过高,可能会使得系统中伺服电机产生脉动,交流电机产生振动,运行噪音增大、设备发热,造成电机损坏。因此须对电机输入电流信号进行谐波分析。

谐波

致远电子解决方案

PA系列功率分析仪采用PLL倍频技术,实现速度更快、动态范围更广的谐波测量,在谐波模式下实现电压、电流基波、功率、相位、谐波成分和总谐波失真因数(THD)的精确测量。

PA功率分析仪最高可测量输入信号基频的500次谐波,满足各类电机对输入信号的谐波测量需求。

三相不平衡度

电机输入三相不平衡的危害

三相电机输入电压信号,须满足一定的平衡度,如果三相不平衡,则可能引起电机转速不均匀、电机发热、控制设备紊乱、跳闸、零线电流过大等现象,严重会造成电机损坏。

三相不平衡度

致远电子解决方案

PA功率分析仪支持矢量图测试功能,可以在向量图内直观地观测接线组的电压、电流相位角。同时提供三相不平衡度、相位差等参数的同步数值显示,满足对电机输入信号的三相不平衡度准确测量的需求。

 总结

致远电子研发生产的PA系列功率分析仪,其测量精度最高达0．01%,可以满足高精度测量要求;带宽高达5MHz,支持电压电流的相位校准,非常适合用于高次谐波干扰测试;PA系列功率分析仪最多支持7通道数据同步采集,最高可实现三相输入+三相输出+电机信号的同时测量。目前已经成功应用在诸多电机测试环境当中。