電機(jī)制造中檢測技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用

劉春雷

（佳木斯電機(jī)股份有限公司，黑龍江 佳木斯 154002）

1 電機(jī)檢測技術(shù)與設(shè)備面臨的現(xiàn)狀

二十世紀(jì)八十年代早期，為適應(yīng)測試過程中電壓、電流、功率等各種性能指標(biāo)的需要，采用指針型的數(shù)字式儀器，可同時對三相電量進(jìn)行實(shí)時檢測，且精度高。針對以上問題，目前已有許多學(xué)者對各類智能儀表進(jìn)行了深入探索以及探究，以適應(yīng)不同情況下的電動機(jī)檢測自身基本要求。這些智能儀表均基于仿真線路[1]，不過現(xiàn)在有了電子學(xué)，由于單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展及推廣，使這一傳統(tǒng)的智能儀表能夠?qū)崟r監(jiān)控直流電壓。到了2000 年，采用16/32 位 DSP 核心的 DSP 技術(shù)，使A/D 采樣速率和運(yùn)算速率有了很大的提高，并能更好地采集到更多的實(shí)時數(shù)據(jù)，保證了對多個諧波、暫態(tài)信號的分析和處理，目前的檢測精度和穩(wěn)定性都有了很大的提高。因此，在大部分中小電機(jī)公司中都能廣泛應(yīng)用。國內(nèi)大部分采用靜態(tài)變頻實(shí)驗(yàn)電源，外加特殊的濾波電路，在3～250 Hz 的頻響范圍內(nèi)，THD 大于1，可以獨(dú)立調(diào)節(jié)頻率和電壓，在空載和重疊頻率測試中，還具有無功補(bǔ)償功能，負(fù)載時具有補(bǔ)償功能，因此，受到廣大客戶的一致好評，現(xiàn)已經(jīng)在很多電機(jī)生產(chǎn)廠家中得到應(yīng)用。

在2006 年年初，國際委員會制訂《電機(jī)節(jié)能等級》，把電機(jī)的節(jié)能分為IE1～I(xiàn)E4，美國和加拿大的IE2 節(jié)能水平（也就是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)）；而在國外，對電機(jī)的效率要求比IE1-IE2 更高[2]。

2 電機(jī)制造中的主要檢測技術(shù)與設(shè)備

2.1 部件的效能檢驗(yàn)

由于電動機(jī)總成的大小不一，其測試手段也不盡相同，通常是通過性能測試（例如半產(chǎn)品測試）、類型測試、功能測試等。也就是在裝置出廠后，其性能必須由合適的測試方法來完成，而在批量制造過程中，其性能的檢驗(yàn)只能依靠半成品測試來完成；如果生產(chǎn)的裝置數(shù)量很小，需要進(jìn)行特定的性能測試，就需要進(jìn)行類型的測試。此外，通過幾種特定的檢測手段，例如：破壞性的物理實(shí)驗(yàn)（DPA）、EMC 實(shí)驗(yàn)等。文章就目前常用的一些測試手段進(jìn)行了討論和剖析，上述三種測試方式的應(yīng)用需要使用以下設(shè)備：

首先，RDC2512 測試機(jī)包括了線圈、轉(zhuǎn)子以及其他測試，以及線圈的隔離效果、電流均衡以及抗壓特性。其次，在實(shí)際應(yīng)用中，還需要對電力系統(tǒng)如電線與電動機(jī)等電器的絕緣電阻進(jìn)行檢測。在此基礎(chǔ)上，對電機(jī)的工作機(jī)理進(jìn)行了理論的研究，從而得出了電機(jī)的阻抗量。通過測量，可以判斷出有無問題。通過對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，可以判定電動機(jī)線圈的各項指標(biāo)是否滿足電線的要求，從而判定電動機(jī)的工作狀態(tài)。首先，采用RDC25A 測試機(jī)進(jìn)行檢測，由于它的阻抗特性很小，因此能取得很好的檢測結(jié)果。

其次，在 PVT 和 RZJ 兩種型號的試驗(yàn)機(jī)中，PVT型測試儀可以測量電動機(jī)的耐壓性能，只需一根導(dǎo)線即可實(shí)現(xiàn)，試驗(yàn)者可以自行設(shè)定試驗(yàn)的時限。但是這種檢測設(shè)備不可能同時滿足兩種不同的檢測需求，因此只能選擇一種。RZJ 與 PVT 兩種型號在實(shí)際應(yīng)用中存在著不同的問題，造成了很大的誤差。RZJ 型測試儀是利用測試電動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的匝間短路時的電阻不平衡來判定裝置是否存在問題，它的探測原則是簡便的，而且波形較好。

2.2 在線檢測電動機(jī)扭矩的技術(shù)

在當(dāng)今社會的長期發(fā)展趨勢下，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩在線監(jiān)控技術(shù)在機(jī)床制造中得到了廣泛的應(yīng)用，而隨著電機(jī)制造技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的精密化、自動化的發(fā)展，對高負(fù)荷運(yùn)行的要求也隨之提高。通過對電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的在線監(jiān)控，可以對電動機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并對故障進(jìn)行及時診斷和解決。但是，在使用電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的在線監(jiān)測技術(shù)中[3]，存在著大量的投入、效益不高的問題，而且這種技術(shù)非常的復(fù)雜，需要的設(shè)備和資金也非常雄厚。因此，如何對電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行實(shí)時、準(zhǔn)確的在線監(jiān)測一直是一個迫切需要解決的問題。

2.3 電機(jī)方位檢測技術(shù)

電機(jī)在運(yùn)行后，轉(zhuǎn)子的定向精度直接影響到電機(jī)的正常工作，直接關(guān)系到是否接收到信號或接收到的信號是否準(zhǔn)確。轉(zhuǎn)子探測技術(shù)正是針對此問題而發(fā)展起來的。轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中會出現(xiàn)多種故障，并能用傳感器對其進(jìn)行監(jiān)測。之后又使用了電磁渦流位移儀、霍爾元件等。隨著科技水平的提高，采用磁粉檢測法對電動機(jī)線圈匝間短路進(jìn)行了檢測。傳感器檢測技術(shù)因其操作簡便，在工廠、企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，在隨后的應(yīng)用中，也出現(xiàn)了許多技術(shù)問題。在現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展中，傳統(tǒng)的測量手段已不能滿足現(xiàn)代社會的需求，于是，一種新的檢測方法——智能檢測技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。由于該方法穩(wěn)定性差，抗干擾能力差，無法準(zhǔn)確判斷被測對象的起動方向，同時存在著一定的風(fēng)險，不符合該方法的標(biāo)準(zhǔn)和需求。隨著時間的推移，隨著智能檢測技術(shù)的發(fā)展，其識別率越來越高，越來越成為電機(jī)檢測的發(fā)展趨勢。

2.4 半成品試驗(yàn)

半成品檢驗(yàn)內(nèi)容有：三相繞組的安裝、三相電流均衡試驗(yàn)、轉(zhuǎn)子校驗(yàn)、線圈與外殼的絕緣檢測等。測量內(nèi)容有：測量線圈電阻、繞組直流電阻和繞組之間的撞擊電勢等。RDC25 型直流低阻試驗(yàn)機(jī)是一種具有操作簡單、測量精度高的新型智能化儀表，尤其適合于測量電阻率較高的線材和導(dǎo)線。文章對RDC2511-1電動機(jī)絕緣電阻試驗(yàn)器的使用和注意的問題進(jìn)行了較為詳盡的闡述，以期為廣大用戶提供參考。工頻電壓測量儀器是一種適用于交流電動機(jī)和變壓器工頻電壓的測量儀器；檢測過程中會生成很多的檢測結(jié)果，作為判定故障和檢測電流的主要基礎(chǔ)。

3 電機(jī)制造中檢測技術(shù)與設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用

目前，應(yīng)針對電動機(jī)的型號和生產(chǎn)規(guī)模，采取不同的試驗(yàn)方法，不斷完善電動機(jī)部件的性能檢測技術(shù)；通過對檢測、半成品的檢測等方法，進(jìn)一步提高了電機(jī)生產(chǎn)設(shè)備的使用質(zhì)量。在各種測試方法中，RDC25A是最常用的一種。電動機(jī)的測試一般都是采用半成品、轉(zhuǎn)子試驗(yàn)、繞組試驗(yàn)等方法來判定電動機(jī)的耐壓性能和絕緣性能。此外，電機(jī)的可靠性和安全性也是必不可少的，這是保證電機(jī)安全工作的唯一方法。所以，做好電機(jī)的試驗(yàn)是非常必要的。電動機(jī)測試時，還要對電動機(jī)的電氣設(shè)備、電纜的絕緣電阻、電動機(jī)的測試等進(jìn)行測試[4]，并根據(jù)測試的結(jié)果來判定電動機(jī)的繞阻參數(shù)和接地規(guī)范，再掌握電動機(jī)的工作狀況。

在電動機(jī)的生產(chǎn)試驗(yàn)中，DK300 檢測器也是一種新型的檢測器，即數(shù)字電參數(shù)檢測器，能夠精確地測量馬達(dá)的電力、電阻、電壓，具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢；這種儀器可以方便地應(yīng)用于檢測技術(shù)，并且具有很好的自動識別能力，檢測的效果非常好。同時，由于其穩(wěn)定可靠，在各種電動機(jī)的制造工藝中得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)踐中，本系統(tǒng)也能為有關(guān)工作人員提供一定的輔助功能。本裝置主要用于 RZJ、PVT 型電動機(jī)的生產(chǎn)試驗(yàn)，RZJ 型電動機(jī)繞組線圈之間存在著很大的阻抗不平衡，從而導(dǎo)致電動機(jī)出現(xiàn)故障；通過對其波形的分析，可以判定電動機(jī)的工作狀態(tài)；而 PVT 型三相電動機(jī)的耐壓系數(shù)是測量其耐壓系數(shù)的重要指標(biāo)，并且能夠自行設(shè)定檢測時間。

在電動機(jī)的檢測技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用中，半成品的檢測技術(shù)很關(guān)鍵。在進(jìn)行自動變換時，必須對所測的電阻器進(jìn)行檢測，并進(jìn)行相應(yīng)的報警量，以減少試驗(yàn)的次數(shù)；在對電動機(jī)線圈的 DC 電阻進(jìn)行測試時，通過對其 DC 電阻的測量，可以很好地理解被測試線圈的實(shí)際匝數(shù)和連接模式。采用直流電阻探測器對電動機(jī)進(jìn)行測試時，必須結(jié)合具體的工況選用適當(dāng)?shù)臏y試手段，以保證線圈電阻和線阻的精度，保證測試的可靠性和精度。

在應(yīng)用電動機(jī)的檢測技術(shù)的時候，還可以采用數(shù)字式電氣參數(shù)測量裝置，實(shí)現(xiàn)對裝置的電力、電流、電壓等操作指標(biāo)的準(zhǔn)確測量，并能實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的堵塞狀態(tài)和啟動過程的實(shí)時監(jiān)測；并實(shí)時地采集電動機(jī)的電壓波形。而傳統(tǒng)的電動機(jī)測試技術(shù)由于其自身的缺陷，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)今時代的發(fā)展。為了提高生產(chǎn)的效率，改善產(chǎn)品的品質(zhì)，必須應(yīng)用自動控制技術(shù)，這就是目前電動機(jī)測試技術(shù)的發(fā)展方向。隨著科技的進(jìn)步，PLC 的產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛運(yùn)用到了工業(yè)自動化和電動機(jī)生產(chǎn)中，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控和監(jiān)控，從而使得傳統(tǒng)的分散型電動機(jī)的測試向集成化、智能化發(fā)展。

在電動機(jī)生產(chǎn)中，其測試技術(shù)與設(shè)備均采用了類型測試技術(shù)，通過該技術(shù)可以有效地獲得電動機(jī)各個方面的性能指標(biāo)。采用類型測試技術(shù)，可以保證電動機(jī)設(shè)備的加工品質(zhì)。該測試方法包括三大類：

第一類是靜態(tài)功率測試，該測試系統(tǒng)采用了先進(jìn)的自動控制技術(shù)和電力電子學(xué)技術(shù)，能夠?qū)Ω黝愲姎鈨x器進(jìn)行測試，改善整個測試系統(tǒng)的控制效果和良好的人機(jī)接口；利用專用的母線構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)對直流設(shè)備的能量回饋與補(bǔ)償；另外兩種測試方式分別是：交流發(fā)電機(jī)和電機(jī)測試設(shè)備。

第二類是傳統(tǒng)測試體系，其主要包括調(diào)壓器和發(fā)電機(jī)供電，其中一種是直接耗能，一種是負(fù)荷。由于電動機(jī)的研制和測試技術(shù)的進(jìn)步，使得常規(guī)的檢驗(yàn)測試技術(shù)無法適應(yīng)這種要求，從而使產(chǎn)品能夠批量生產(chǎn)，使檢驗(yàn)測試與出廠測試同時進(jìn)行；這就需要對電動機(jī)的最終產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測，其中包括：無負(fù)載的直流電阻和無負(fù)載的測試。在進(jìn)行測試之前，必須采用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)測試的供電；該儀器用于檢測電動機(jī)的各種性能指標(biāo)，能夠按照各種規(guī)范的要求，自行研制一套或多套檢測裝置，使多個電動機(jī)同時檢測，并能達(dá)到預(yù)定的試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

4 檢測技術(shù)與設(shè)備自身優(yōu)缺點(diǎn)比對

最常見的有三種檢測技術(shù)：一是簡單的檢驗(yàn)試驗(yàn)。二是實(shí)地考察。三是電腦技術(shù)。該技術(shù)可以快速地判定機(jī)械和儀器的工作狀態(tài)，而且還會做出一些調(diào)整。該檢測算法可以實(shí)現(xiàn)多個電腦的并行處理，大大地加快了工作速度。該設(shè)備適用于多種規(guī)格的散貨。主要內(nèi)容有：對直流電阻、絕緣電阻等各項指標(biāo)進(jìn)行檢測，而且經(jīng)過了所有的測試。因可在檢查儀器上預(yù)先設(shè)定各項指標(biāo)和相關(guān)的指標(biāo)，故能在較快的時候，對大部分機(jī)械和設(shè)備的特殊情況進(jìn)行了解和掌握，也就是對電機(jī)的最終驗(yàn)收。

本實(shí)用新型是一種用于檢測各類電機(jī)部件或部件的半成品試驗(yàn)的儀器和方法。本文主要研究了一種利用計算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)行在線檢測的方法。本系統(tǒng)基于CT 圖像，采用了模式識別和人工智能的方法，實(shí)現(xiàn)了零件的自動識別和分類。最后，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。該裝置顯著地提高了機(jī)械檢驗(yàn)過程的智能化程度，并可有效地保證電動機(jī)的制造品質(zhì)。

類型檢測是一項新技術(shù)，它是通過對被測電動機(jī)在一定的規(guī)范條件下進(jìn)行檢測來判斷其是否符合要求，有許多類型的類型測試。其優(yōu)勢在于，不需要太多的測試環(huán)境，易于實(shí)施；其不利之處是，測量時不能排除噪聲。自動化程度高，速度快，精度高；由于其成本低廉，性能穩(wěn)定，負(fù)載穩(wěn)定性好，對噪聲不敏感，因此得到了廣泛的應(yīng)用，但是其頻率調(diào)節(jié)范圍也很大。文中還介紹了幾種常用的測試方式，并對它們進(jìn)行了對比和分析，從中選出了一種適合的測試方法[5]。

5 電機(jī)制造中檢測技術(shù)與設(shè)備實(shí)際應(yīng)用的未來方向

通過采用一種新的檢測裝置，并結(jié)合了電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩在線監(jiān)控技術(shù)，取得了較好的結(jié)果。在電動機(jī)的生產(chǎn)中，采用了在線監(jiān)測技術(shù)，既能對電動機(jī)進(jìn)行有效的監(jiān)視，又能對電動機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時采集。隨著技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)的優(yōu)化變得越來越重要，可以最大限度地發(fā)揮出探測的功能，從而大大提高了測試的效率。[6]

6 結(jié)論

總而言之，電動機(jī)的檢測是確保電動機(jī)生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵，也是電動機(jī)設(shè)計者的重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)，因此必須不斷地對其應(yīng)用進(jìn)行深入的分析與研究，使其能夠適應(yīng)實(shí)際的測試要求；雖然目前國內(nèi)的電動機(jī)測試技術(shù)還不成熟，但是我相信，如果我們的工程師能夠不斷地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并借鑒國外發(fā)達(dá)國家的技術(shù)；未來，必然會使檢測技術(shù)向智能化、一體化方向發(fā)展，進(jìn)而提高我國電動機(jī)的工作效率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。