Приложение А (обязательное). Методы испытаний

Приложение А
(обязательное)

Методы испытаний

А.1 Методы испытаний

Следующие методы испытаний даны для информации. Требования к испытаниям в соответствии с данным стандартом могут иметь в своем составе адекватные испытания, перечисленные в данном Приложении, или уместные альтернативы.

А.2 Момент инерции ротора - метод измерения при помощи шнура

Подвесить ротор на "свисающем" шнуре и сравнить его период колебаний (вращение вокруг оси вала) с аналогичным значением эталонного двигателя. Момент инерции рассчитывается по формуле

,

где - момент инерции ротора, ;

- момент инерции эталонного двигателя, ;

- период вращения ротора, с;

- период эталонного двигателя, с.

Если разница в массе между эталонным двигателем и ротором настолько велика, что для получения точных и однозначных значений колебаний необходимо использовать другой шнур, то следует применить промежуточный эталонный двигатель. На каждом шнуре измеряют период колебаний и рассчитывают момент инерции испытываемого ротора по формуле

,

где - период колебаний промежуточного двигателя на шнуре, используемого вместо эталонного двигателя;

- период колебаний промежуточного двигателя на шнуре, используемого вместо ротора.

Примечания:

1 Момент инерции промежуточного эталонного двигателя не требуется.

2 Однонаправленный угол смещения не должен превышать 45 градусов.

А.3 Момент инерции ротора - метод измерения при помощи двух шнуров

Подвесить ротор с валом вертикально при помощи двух параллельных шнуров, как показано на рисунке А.1. Шнуры должны прикрепляться диаметрально противоположно, на одинаковом расстоянии от центральной линии вала. Отношение длины шнуров к расстоянию между ними, L/d должно быть примерно равно десяти.

Немного повернуть ротор от позиции равновесия, и после отпускания измерить частоту углового вращения.

Момент инерции должен рассчитываться по формуле

,

где - общий момент инерции;

m - общая масса;

L - длина шнуров;

d - расстояние между шнурами;

f - частота вращения, Гц;

для системы СИ при ускорении свободного падения g = 9,8 .

Примечание - Для определения инерции только ротора необходимо вычесть инерцию испытательных приспособлений, а также инерцию прикрепленных к ротору муфт.

А.4 Термическое сопротивление и тепловая постоянная времени

А.4.1 Общие положения

Температурная модель для электрической машины может включать несколько тепловых постоянных времени.

Однако с целью облегчения анализа для большинства расчетов обычно удовлетворяются одной тепловой постоянной времени, как показано на рисунке А.2.

А.4.2 Условия испытаний

Испытываемый двигатель должен работать на очень низкой скорости (менее 5 об./мин) для равномерного распределения теплоты. Он должен быть термоизолирован от установочной конструкции. Измерения должны проводиться в отсутствие сквозняков или в случае охлаждения обдувом, при заданном режиме охлаждения.

А.4.3 Метод испытаний

a) Подать на испытываемый двигатель ток, равный номинальному или ниже, и подождать достижения им термического равновесия.

b) Определить нагрев одним из методов, указанных в IEC 60034-1.

c) Умножить на 0,368 и добавить результат к значению температуры внешней среды.

d) Отключить питание от испытываемого двигателя и зафиксировать время t, за которое температура снизится до значения, вычисленного в шаге с. Двигатель с охлаждением обдувом должен оставаться в рабочем состоянии.

e) Рассчитать потерю мощности по формуле , где I - подаваемый ток, a R - сопротивление обмотки при (это будет правильно для большинства двигателей).

- это время t, зафиксированное ранее в шаге d, .

Для уточнения значений, определяемых в данном методе испытаний, см. рисунок А.3.

А.5 Коэффициент противоЭДС

Установить двигатель обычными монтажными средствами, см. в качестве примера рисунок А.4.

Подать питание на привод постоянных оборотов двигателя и дать ему возможность стабилизироваться при необходимой скорости.

Измерить наведенное напряжение в испытываемом двигателе и вычислить коэффициент противоЭДС по формуле

.

А.6 Индуктивность

А.6.1 Общие положения

Для двигателей с постоянным магнитом до начала испытаний на эксплуатационные показатели магнит должен быть стабилизирован в соответствии с инструкциями производителя.

Индуктивность обмотки шагового двигателя меняется в зависимости от положения ротора и от тока возбуждения. На измерение может также повлиять величина изменения тока. Поэтому представление графика индуктивности должно сопровождаться указанием условий, при которых проводились измерения.

А.6.2 Метод измерительного моста индуктивностей

Использовать мост с испытательной частотой 100 Гц или с другой заданной частотой. Выровнять ротор и статор шагового двигателя, подав номинальный ток на испытываемую обмотку, а затем зафиксировать вал относительно корпуса двигателя. Отключить статор и измерить индуктивность (при испытательном напряжении примерно 1 В (действующее напряжение)). Затем повернуть ротор на угол, равный половине его зубца или полюсного шага (точка минимального сопротивления) и повторить измерение.

Примечание - Эти измерения характеризуют дифференциальные невозбужденные выровненные и невыровненные индуктивности двигателя.

Дополнительную полезную информацию можно получить, подавая ток на обмотки во время измерения индуктивности. Желательно иметь три уровня тока подмагничивания: 0%, 50% и 100% от номинального для двигателя значения. Для этого затем потребуется произвести шесть измерений: три при выровненном положении ротора и статора и три при невыровненном. Когда в обмотку подается ток подмагничивания, на измеритель индуктивности будет влиять полное сопротивление смещения, поэтому требуется источник питания с высоким импедансом. Типовая схема показана на рисунке А.5.

А.6.3 Схема измерения индуктивности методом разрядного тока

Выровнять ротор и статор шагового двигателя, зафиксировать ротор в соответствии с описанием в А.6.2. Подать питание на обмотку и дать току достаточное время, чтобы стабилизироваться при значении на 10% выше номинального для данного двигателя.

Замкнуть выключатель в цепи обмотки и проследить за затуханием тока на осциллографе, включенном в цепь резистора последовательно с обмоткой (см. рисунок А.6). Зафиксировать получившуюся кривую. Повторить процесс с ротором в невыровненном положении. Рассчитать индуктивность обмотки для любой части кривой (при любом значении тока) по формуле

,

где L - индуктивность, Гн;

I - начальный ток, А;

i - ток через время t, А;

R - полное сопротивление цепи, включая обмотку, Ом.

Две кривые (соответствующие выровненному и невыровненному роторам) вместе с уже приведенной формулой или Таблицей индуктивностей при разных токах, должны быть представлены в качестве результата испытания.

Любые приведенные значения должны сопровождаться соответствующими параметрами схемы.

А.7 Погрешность угла шага

А.7.1 Общие положения

Погрешность угла шага может быть измерена любыми подходящими доступными средствами при условии, что измерительный прибор имеет требуемую точность и достаточно низкое трение, влиянием которого на точность измерения можно пренебречь.

А.7.2 Метод кодирующего устройства

Оптическое кодирующее устройство может представлять собой очень удачное средство исследования и инструмент для измерения погрешности угла шага, выдавая быстрый и однозначный результат. Однако необходимо тщательно подходить к его выбору. Для большеугловых шаговых двигателей возможно использование абсолютного координатного устройства, а для шаговых двигателей с малыми углами (1,8°) большее разрешение обеспечит импульсный датчик положений. При выборе последнего необходимо учитывать следующее. Возможность оценки скорости импульсным датчиком положений ограничена, поэтому угловая скорость, которую вал двигателя достигает между шагами, лимитирована. Можно добавить вязкостное демпфирование или добавить инерцию к валу, но необходимо следить, чтобы инерция была удовлетворительно сбалансирована и не нарушала правильность работы двигателя. Как правило, импульсный датчик положений точен только до половины счета и может давать погрешность . Таким образом, разрешение импульсного датчика ограничивает точность.

А.7.3 Метод сельсина

Точность, сравнимую с той, которую дает импульсный датчик положений, можно получить с помощью сельсина без риска ошибиться с определением положения, так как сельсин относится к абсолютным координатным устройствам. Однако его использование требует дополнительных приспособлений и считывающих устройств.

А.7.4 Метод делительной головки

Данный метод не считается пригодным для производственного контроля, однако дает более точный результат для целей проектирования. Тщательно закрепить корпус двигателя в патроне разделительной головки, выровняв ось вала двигателя с осью разделительной головки. При возбуждении требуемой фазы или фаз сфокусировать оптику на размеченной линии вала или на барабане вала. При возбуждении следующей фазы или фаз повернуть патрон так, чтобы разметочная риска снова оказалась в масштабной сетке. Зафиксировать величину углового значения.

Если желательно определить максимальную позиционную погрешность, следует рассматривать среднюю точку между двумя экстремумами позиционной погрешности в качестве нулевого положения.