| 如何初步评估电枢综合测试设备的性能？ |
| |
| 答：对于已使用电枢综合测试仪的厂商来说，一个最简单直观的评定方法是通过一段时间的观察分析， |
| 对使用测试设备前后用户满意率的对比以及生产成本高低的对比。 |
| 对于一台全新设备的交付验收或需进一步了解正在使用中的设备真实特性，由于使用精密计量仪器 |
| 对其进行精确计量的方法在绝大多数电机制造厂的现场很难做得到，一个最简单同时又是最直观的方法 |
| 是让检测设备自己初步表白。具体的做法是可以让该设备对同一电枢进行多次重复测试，将各次的测试 |
| 数据进行统计分析，或通过解剖经该设备检验后的电枢进行进一步的测试即可初步验证该综合测试仪的 |
| 相关性能指标。 |
| 一、初步评估电枢综合测试设备的直流电阻测试性能 |
| 可以通过几个简单的重复测试来验证其对电枢直流电阻检测结果，但涉及重复使用该设备进行检测 |
| 时需注意二点：第一，应暂时关闭综合测试项目中的相关电气强度(工频耐压、绝缘电阻)及匝间耐压等 |
| 项目，以避免对同一电枢的多次重复测试造成绝缘击穿； 第二，重复测试的时间间隔在1分钟以上并尽 |
| 量长（因测试时仪器会对电枢通电导致温度上升， 而铜质线圈温度每升高一度， 直流电阻值将增大约 |
| 0.4％）， 装卸或改变电枢位置时尽量避免与电枢的线圈及附近的铁芯接触（可用手操控轴）并动作迅 |
| 速，以免人体热量促使线圈温度上升影响测试结果。了解这些注意事项并做好准备后，即可进行相关实 |
| 验。 |
| 方法1：将电枢放在夹具的同一位置及不同位置进行重复测试初步评估综合测试仪的性能 |
| 某奥波用户对原使用的某品牌测试设备重复多次多位置测试一个12片电枢并将片间电阻数据整理成 |
| 如表2所示的表格，要求我们协助分析： |
表2 |
某测试设备设定的各片间电阻合格阀值（单位：Ω） |
片 数 |
1P |
2P |
3P |
4P |
5P |
6P |
7P |
8P |
9P |
10P |
11P |
12P |
| 合格上限 |
25.38 |
26.35 |
27.32 |
28.04 |
28.76 |
29.31 |
25.04 |
25.89 |
26.82 |
27.6 |
28.37 |
29.00 |
| 合格下限 |
21.62 |
22.45 |
23.27 |
23.89 |
24.50 |
24.97 |
21.33 |
22.06 |
22.85 |
23.51 |
24.16 |
24.70 |
| 合格均值 |
23.50 |
24.40 |
25.30 |
25.97 |
26.63 |
27.14 |
23.19 |
23.98 |
24.84 |
25.56 |
26.27 |
26.85 |
| 折算成合格均值的允许偏差 |
±8％ |
±8％ |
±8％ |
±8％ |
±8％ |
±8％ |
±8％ |
±8％ |
±8％ |
±8％ |
±8％ |
±8％ |
片间电阻测试记录（单位：Ω） |
| |
测试次数 |
1P |
2P |
3P |
4P |
5P |
6P |
7P |
8P |
9P |
10P |
11P |
12P |
位置1 |
1 |
23.14 |
23.92 |
24.82 |
25.55 |
26.27 |
26.86 |
23.13 |
24.00 |
24.92 |
25.58 |
26.25 |
26.80 |
2 |
23.10 |
23.07 |
24.77 |
25.51 |
26.22 |
26.82 |
23.09 |
23.96 |
24.87 |
25.54 |
26.20 |
26.75 |
3 |
23.08 |
23.85 |
24.75 |
25.49 |
26.21 |
26.80 |
23.07 |
23.94 |
24.85 |
25.52 |
26.18 |
26.73 |
平均值 |
23.11 |
23.61 |
24.78 |
25.52 |
26.23 |
26.83 |
23.10 |
23.97 |
24.88 |
25.55 |
26.21 |
26.76 |
正偏差% |
0.14 |
1.30 |
0.16 |
0.13 |
0.14 |
0.12 |
0.14 |
0.14 |
0.16 |
0.13 |
0.15 |
0.15 |
负偏差% |
0.12 |
2.30 |
0.12 |
0.10 |
0.09 |
0.10 |
0.12 |
0.11 |
0.12 |
0.10 |
0.11 |
0.11 |
位置2 |
1 |
23.08 |
23.85 |
24.75 |
25.48 |
26.2 |
26.8 |
23.06 |
23.93 |
24.85 |
25.51 |
26.17 |
26.73 |
2 |
23.08 |
23.85 |
24.74 |
25.48 |
26.2 |
26.79 |
23.06 |
23.93 |
24.04 |
25.51 |
26.17 |
26.73 |
3 |
23.07 |
23.84 |
24.74 |
25.48 |
26.19 |
26.79 |
23.06 |
23.93 |
24.04 |
25.51 |
26.17 |
26.72 |
平均值 |
23.08 |
23.85 |
24.74 |
25.48 |
26.2 |
26.79 |
23.06 |
23.93 |
24.31 |
25.51 |
26.17 |
26.73 |
正偏差% |
0.01 |
0.01 |
0.03 |
0.00 |
0.01 |
0.02 |
0.00 |
0.00 |
2.22 |
0.00 |
0.00 |
0.01 |
负偏差% |
0.03 |
0.03 |
0.01 |
0.00 |
0.03 |
0.01 |
0.00 |
0.00 |
1.11 |
0.00 |
0.00 |
0.02 |
|
| |
| 表2中第一行1P、2P等分别代表第一片、第二片，如此类推。第一列的“位置1”表示第一次电枢放 |
| 在夹具的原始位置，“位置2”表示将电枢转动1片后放在夹具的位置。通过观察分析上表数据，可知该 |
| 电枢在第一次电枢放在夹具的原始位置重复测试3次统计时第2片(与第3片之间）的正负偏差分别达到了 |
| ＋1.3％与－2.3％，在电枢放在夹具的第2位置重复测试3次统计时第9片（与第10片之间）的正负偏差 |
| 分别达到了＋2.22％与－1.11％。出现这样的测试结果，首先需要检查当前测试夹具的第2、3、9、10 |
| 片位置测试针有无损坏，若测试针更换后测试结果仍出现类似情况，就要考虑测试设备的技术指标问题 |
| 了(电枢综合测试设备通常应提供±0.5%或±1％片间直流电阻检测精度指标）。同时，该设备此时的片 |
| 间电阻合格范围设定为±8％似乎不妥，这样的设置较容易将每槽多绕一匝或几匝、少绕/短路一匝或几 |
| 匝的故障电枢误判为合格而放行。 |
| 该次测试记录到的该电枢焊接电阻如表3所示： |
| 焊接电阻测试记录（该测试设备当前设定的合格范围:0～6mΩ） 表3 |
|
测试次数 |
1P |
2P |
3P |
4P |
5P |
6P |
7P |
8P |
9P |
10P |
11P |
12P |
位置1 |
1 |
0.100 |
0.220 |
0.154 |
0.374 |
0.001 |
0.254 |
0.115 |
0.148 |
0.258 |
0.009 |
0.233 |
0.089 |
2 |
0.103 |
0.403 |
0.104 |
0.431 |
0.036 |
0.246 |
0.133 |
0.144 |
0.199 |
0.084 |
0.111 |
0.253 |
3 |
0.136 |
0.340 |
0.065 |
0.171 |
0.136 |
0.025 |
0.005 |
0.133 |
0.086 |
0.014 |
0.065 |
0.397 |
最大值 |
0.136 |
0.403 |
0.154 |
0.431 |
0.136 |
0.254 |
0.133 |
0.148 |
0.258 |
0.084 |
0.233 |
0.397 |
最小值 |
0.100 |
0.220 |
0.065 |
0.171 |
0.001 |
0.025 |
0.005 |
0.133 |
0.086 |
0.009 |
0.065 |
0.089 |
最大偏差 |
0.036 |
0.183 |
0.089 |
0.260 |
0.135 |
0.229 |
0.128 |
0.015 |
0.172 |
0.075 |
0.168 |
0.308 |
位置2 |
1 |
0.417 |
0.045 |
0.578 |
0.109 |
0.294 |
0.510 |
0.066 |
0.091 |
0.124 |
0.086 |
0.317 |
0.197 |
2 |
0.056 |
0.260 |
0.122 |
0.123 |
0.361 |
0.097 |
0.272 |
0.010 |
0.085 |
0.357 |
0.083 |
0.122 |
3 |
0.473 |
0.020 |
0.469 |
0.044 |
0.351 |
0.326 |
0.167 |
0.223 |
0.123 |
0.386 |
0.001 |
0.082 |
最大值 |
0.473 |
0.260 |
0.578 |
0.123 |
0.361 |
0.510 |
0.272 |
0.223 |
0.124 |
0.386 |
0.317 |
0.197 |
最小值 |
0.056 |
0.020 |
0.122 |
0.044 |
0.294 |
0.097 |
0.066 |
0.010 |
0.085 |
0.086 |
0.001 |
0.082 |
最大偏差 |
0.417 |
0.240 |
0.456 |
0.079 |
0.067 |
0.413 |
0.206 |
0.213 |
0.039 |
0.300 |
0.316 |
0.115 |
|
| |
| 对照表3可知该设备对焊接电阻的重复测试偏差在第3片达到0.456 mΩ 的最大差值，在第5片的焊 |
| 接电阻重复测试值居然从最小0.001 mΩ 跳到最大的0.361 mΩ，假如将电枢焊接不良的判别标准定在 |
| 被越来越多电机制造商认可的0.1 mΩ,那么该设备每次测试均可能会对任意一片的焊接电阻作出合格或 |
| 不合格二个截然不同的判别结果。从测试数据的结果分析，基本可认定该测试设备无法对焊接电阻进行 |
| 精确测试。 |
| 方法2：改变测试针相对换向片上焊点的距离进行重复测试评估综合测试仪判别虚焊的性能 |
| 测试设备对电枢焊接电阻测试时是将测试针顶在换向片上进行测试的。对通过观察分析“采用哪些 |
| 方法检测电枢”问答中所示的电枢等效电路图(图1)可知， 测试时焊接电阻是串联在部分换向片与电枢 |
| 绕组之间的，制作换向片的材料通常是铜，虽然换向器的结构差异很大，通过计算或用精密仪器进行测 |
| 量，常见的换向片末端与挂钩处的电阻约为1μΩ 左右至10μΩ左右，因此可以改变测试针相对换向片 |
| 上焊点的相对距离进行多次重复测试（具体的做法是调节测试夹具的定位装置),即可粗略评估该测试设 |
| 备对焊接电阻毫欧值小数点以后第3位小数(即μΩ)的显示有无实际意义，其示意图如图3～图4所示： |
|
|
| |
| 由于精密的综合测试仪测试出焊接良好的焊点电阻通常只有几十微欧(μΩ)且所有焊点较均匀一致 |
| ，对于改变测试点的多次重复测试其统计数据应该近似对应变化，而采用传统技术制造的综合测试仪对 |
| 焊接电阻的实际分辨率仅为0.5mΩ左右甚至更差，它们根本无法反应该微小变化，因此，尽管它们表面 |
| 上在mΩ小数点以后显示的数据有3位，事实上毫无任何实用意义，这也是它们很难检测焊接不良、对一 |
| 般轻度的虚焊往往造成漏检的根本原因。 |
| 方法3：制作模拟各种故障的电枢检验所使用的电枢综合测试仪性能 |
| 制定正确的判定标准是用好用足综合测试仪的关键。在批量产品电枢的制造工艺差已确定的前提下 |
| ，仪器的精度、重复测试的数据再现性指标往往决定了对各种类型故障电枢的正确而准确的检定能力。 |
| 为了鉴别仪器对片间电阻值的检测能力,我们可以按正常工艺制作并故意在某一槽(或几槽)多绕/少 |
| 绕一至几匝的问题电枢，将该问题电枢混进批量受检的电枢中，进行任意角度（例如12片的电枢每次转 |
| 动1片角度共12个位置，每个位置重复测试9次）放置在夹具上重复测试，验证仪器能否每次均能识别故 |
| 障并正确指出故障点，以验证仪器是否有对片间电阻值自动排序并进行精确测试的能力。对于脱钩的检 |
| 验，可方便的在电枢的某一片上帖绝缘纸或胶带进行模拟。断线的故障模拟更简单，在此没必要繁叙。 |
| 为了鉴别仪器对焊接电阻的检测能力，我们也可以取一个已通过检测设备检验并评定为合格的电枢 |
| ，将该电枢的一片(或多片)换向片上的挂钩用钳子轻轻瓣开（最好是将压焊在漆包线上的压片左右扳动 |
| 较小的角度让其稍微错位），然后将该问题电枢重新进行多次重复测试，记录结果并进行统计，一般情 |
| 况下，性能优异的仪器可发现该问题电枢的对应换向片焊接电阻值将增加几十μΩ至几百μΩ或更大， |
| 并且无论转动电枢与否进行多次重复测试的结果基本一致，性能一般的仪器只能发现几mΩ以上的焊接 |
| 电阻变化值。 |
| 方法4：使用直流电源及高精度仪表直接测量焊接电阻 |
| 使用常见的直流电源，最好使用输出电流3～10A、并具有恒流功能的直流电源（此类电源即使输出 |
| 端短路其最大电流也基本恒定在某一值)，配合毫伏表（或4位半以上等级数字万用表并置于毫伏挡）粗 |
| 略地直接测量焊接电阻（图5），参考接线图见图6，测试实例见图7，测试时可以将实验电枢上的某一 |
| 线圈从离开换向片挂钩处一定位置处剪断（或二根挂钩线全剪断）并刮开漆包线（特别是挂钩处一定要 |
| 刮到根部）。需要注意的是仪表在正式测试读数前需将二根测试棒（探针）均接触在换向片上进行短路 |
| （而不是二根测试探针相接触）校零。 |
| 图5至图12所示的测试实例首先使用美国FLUKE品牌的一款仪表进行实验，检测到的读数为电流 |
| 2.7496A 、电压0.108mV，利用欧姆定律可计算到此时二根表针间的电阻为0.108mV/2.7496A＝ |
| 39.3μΩ，稍微调整加载电流后并使用普通4位半数字万用表再次测试时的读数为电流3.073A 、电压 |
| 00.13mV，利用欧姆定律可计算到此时二根表针间的电阻为0.13mV/3.07A＝42.3μΩ。若我们不认为为 |
| 这就算是该焊点的焊接电阻的话，至少可以说明电枢焊接良好焊点的焊接电阻应该在几十μΩ等级。读 |
| 者可以参考该测试方法对自行制造的电枢进行验证，但对于线径很细的漆包线测试往往误差较大，其主 |
| 要原因是检测漆包线端的测试针极难真正接触到漆包线与焊点连接的根部，此时漆包线的长度尽管已很 |
| 短，但相对而言已有足够大的引线电阻。 |
|
|
| |
|
|
| |
 |
|
| |
|
|
| |
| 二、初步评估电枢综合测试设备的绝缘测试性能 |
| 由于电枢的绝缘试验均是在特定的电压下进行的，均可能是破坏性的，因此相关的技术标准对电压 |
| 的波形及幅值、测试方法均作了严格的规定。因此，电枢综合测试设备对各项绝缘性能测试所需的电压 |
| 必须稳定。性能优异的设备的各种测试电压可任意设置自动产生、高度稳定且不受外界电网电压波动甚 |
| 至突变的影响，而性能一般的设备调节较繁琐且随外界电网波动。以工频耐压为例，相关标准规定可以 |
| 用1800V电压值持续1秒钟代替1500V电压值持续1分钟进行测试，电压仅提高了20％ 而测试时间却缩减 |
| 了60倍，可想而知测试电压变化对测试进程的影响。由于快速的现场批量电枢工频耐压测试基本上采用 |
| 1秒钟的时间标准，若测试电压偏高，可能将良品电枢误击穿或损伤放行， 测试电压偏低则可能将存在 |
| 绝缘隐患的电枢漏判放行。对于匝间耐压测试，若冲击电压峰值偏高，同样可能将良品电枢误击穿或损 |
| 伤放行，测试电压偏低则可能将存在匝间绝缘隐患的电枢漏判放行。匝间耐压测试时的电压不稳定还将 |
| 直接影响电枢线圈的振荡波形， 若自动判别的限值较为严格，很容易导致误判，反之将导致漏判。 因 |
| 此，绝缘测试电压的稳定性是相当重要的，一个简单的评定方法是通过调节容量相当的交流调压器在允 |
| 许的供电电压范围内波动向测试设备供电，观察对应的测试电压是否有较大幅度的波动。若在电网电压 |
| 波动特别是可能突变的地区使用性能一般的测试仪器，必须配置高性能的稳压设备才可能得到较一致的 |
| 测试结果。 |
| 为了鉴别仪器对匝间绝缘冲击试验的检测能力，我们可以通过观察仪器的测试过程及结果数据来分 |
| 析。鉴于匝间绝缘测试的机理，考虑到电枢结构的特殊性(多数电枢任意对应二片之间的冲击波形均存 |
| 在一定的差异),性能良好的仪器可以对电枢的相邻二片、任意二片之间轮流逐片进行多个标准波形(而 |
| 不是单一标准波形）的对应比较判别测试，这样做的目的是既可以发现任意二片之间线圈单元内部或不 |
| 同线圈单元之间的匝间短路或绝缘隐患， 有可以将电枢制造的正常工艺差引发的波形变化加以正确区 |
| 分，以达到最佳测试效果。性能一般的仪器只能进行简单的单一标准波形或简单片间冲击方式的匝间试 |
| 验，可以在对同一电枢的一次性测试结果中很容易观察到不同片间的测试数据偏差很大。 |
| 模拟匝间短路的最简单而有效的方法是用导线（最好是用一段绕制受试电枢的漆包线二端去漆）制 |
| 作一个短路环（型状及大小与电枢的一个线圈相当）靠近或套入一个良品电枢线圈槽后放进夹具进行测 |
| 试，或用一个磁性物品（如电枢）靠近受试电枢，只要仪器性能良好、设置得当，绝大多数种类的电枢 |
| 在此状态下不管电枢如何放置在夹具上，均会被仪器判为匝间故障的。我们当然也可以在电枢的线圈任 |
| 意相邻的匝间刮开漆包线漆皮，最好是用导线焊上漆包线破皮处引出线头进行多点逐处短路，由于电枢 |
| 真正发生匝间短路通常只有一处，我们可以每次将该问题电枢短路一处放进夹具进行多角度任意位置的 |
| 测试，验证仪器对匝间短路的正确识别能力。 |
|
| |
