โดยทีมวิศวกรรม EconoTest · ผู้ผลิตโต๊ะทดสอบ, เซี่ยงไฮ้
ประเด็นสำคัญ
- การทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเป็นสิ่งจำเป็นภายใต้ ไออีซี 60034-1 และ กิกะไบต์/ที 755 สำหรับมอเตอร์ใดๆ ที่อ้างสิทธิ์ระดับอุณหภูมิ (ก, บี, เอฟ, ชม).
- วิธีการต่อต้าน (การวัดความต้านทานของขดลวดก่อนและหลังโหลด) ให้อุณหภูมิขดลวดเฉลี่ยที่แม่นยำที่สุด — เทอร์โมคัปเปิลและ RTD วัดอุณหภูมิพื้นผิว, ไม่ใช่อุณหภูมิฮอตสปอต.
- มอเตอร์ส่วนใหญ่จะไปถึงอุณหภูมิในสภาวะคงตัวโดยมีค่าคงที่เวลาความร้อน 3-6 ค่า; การหยุดการประเมินค่าต่ำไปตั้งแต่เนิ่นๆ เพิ่มขึ้น 10–25%.
- ทั้งหมด 10 การลดอุณหภูมิการทำงานของขดลวด °C จะทำให้อายุการใช้งานของฉนวนเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า — การทดสอบทางความร้อนจะวัดปริมาณส่วนต่างความน่าเชื่อถือโดยตรง.
การทดสอบความร้อนของมอเตอร์คืออะไร?
การทดสอบความร้อนของมอเตอร์จะวัดการกระจายอุณหภูมิในขดลวดของมอเตอร์, แกนกลาง, ตลับลูกปืน, และเฟรมภายใต้เงื่อนไขการรับน้ำหนักที่กำหนด. ผลลัพธ์หลักคือ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (∆T) — ความแตกต่างระหว่างจุดที่วัดได้ร้อนที่สุดกับอุณหภูมิโดยรอบในระหว่างการทดสอบ. ค่านี้จะกำหนดว่าระบบฉนวนของมอเตอร์ทำงานภายในระดับความร้อนที่กำหนดหรือไม่ และคาดการณ์ความน่าเชื่อถือในระยะยาว.
สำหรับการทดสอบการผลิตขั้นสุดท้าย, การวิ่งด้วยความร้อนเป็นการยืนยันว่าหน่วยเฉพาะได้รับการพันอย่างถูกต้อง และไม่มีกางเกงขาสั้นบางส่วนหรือข้อบกพร่องในการระบายความร้อน. สำหรับร&D และการรับรอง, การทดสอบการเพิ่มอุณหภูมิแบบเต็มจะตรวจสอบการออกแบบโดยเทียบกับ IEC 60034-1 หรือ GB/T 755 ข้อจำกัดก่อนเปิดตัวผลิตภัณฑ์.
การให้คะแนนระดับความร้อนและขีดจำกัดอุณหภูมิ
ไออีซี 60034-1 กำหนดระดับความร้อนตามอุณหภูมิฮอตสปอตสูงสุดที่อนุญาตของฉนวนขดลวด:
| คลาสความร้อน | แม็กซ์ฮอตสปอต (องศาเซลเซียส) | อนุญาตให้เพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิแวดล้อม 40°C | ประเภทมอเตอร์ทั่วไป |
|---|---|---|---|
| คลาสเอ | 105องศาเซลเซียส | 60 เค (วิธีการต่อต้าน) | พลังงานต่ำ, แอปพลิเคชันที่ไม่สำคัญ |
| คลาสบี | 130องศาเซลเซียส | 80 เค | มอเตอร์อุตสาหกรรมมาตรฐาน |
| คลาส F | 155องศาเซลเซียส | 105 เค | แรงฉุด EV, เซอร์โว, มอเตอร์ IE4/IE5 |
| คลาสเอช | 180องศาเซลเซียส | 125 เค | สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง, การบินและอวกาศ |
| คลาส N (200) | 200องศาเซลเซียส | 145 เค | มอเตอร์อุณหภูมิสูงพิเศษ |
บันทึก: ค่าที่เพิ่มขึ้นที่อนุญาตข้างต้นถือว่าการวัดโดยวิธีความต้านทานในสภาวะคงตัวโดยมีอุณหภูมิอ้างอิงโดยรอบ 40°C.
สามวิธีในการวัดอุณหภูมิของขดลวด
วิธี 1: วิธีการต่อต้าน (แม่นยำที่สุด)
วัดความต้านทาน DC ของแต่ละเฟสก่อนการทดสอบ (ความต้านทานความเย็น R₁ ที่สภาพแวดล้อม T₁) และทันทีหลังจากโหลดเข้าสู่สภาวะคงที่ (ความต้านทานความร้อน R₂). คำนวณอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น:
∆T = (ร₂ - ร₁) / ร₁ × (235 + ต₁) - (T₂ - T₁)
ที่ไหน 235 คือค่าคงที่สัมประสิทธิ์อุณหภูมิของทองแดง (ใช้ 225 สำหรับขดลวดอลูมิเนียม), T₁ คืออุณหภูมิแวดล้อมเริ่มต้น, และ T₂ คืออุณหภูมิโดยรอบที่จุดสิ้นสุดการทดสอบ. วิธีการนี้ให้อุณหภูมิขดลวดโดยเฉลี่ย — มาตรฐานกำหนดให้ต้องมีลำดับการทดสอบเพื่อให้เกิดขึ้นภายใน 30 วินาทีของการกำจัดโหลดเพื่อลดข้อผิดพลาดในการทำความเย็น.
วิธี 2: เซนเซอร์วัดอุณหภูมิแบบฝัง (พีที100 / เทอร์มิสเตอร์ชนิด NTC)
เทอร์มิสเตอร์หรือเครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน PT100 ที่ฝังอยู่ในช่องขดลวดระหว่างการผลิตจะให้การอ่านอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องระหว่างการทดสอบ. พวกเขาไม่สามารถเข้าถึงฮอตสปอตที่แท้จริงได้ (ศูนย์ตัวนำ) แต่มีความสัมพันธ์ที่ดีเมื่อปรับเทียบ. จำเป็นสำหรับมอเตอร์ที่มีสายเซ็นเซอร์ที่เข้าถึงได้ภายใต้ IEC 60034-1 ข้อ 8.3.
วิธี 3: การทำแผนที่พื้นผิวเทอร์โมคัปเปิล
เทอร์โมคัปเปิลชนิด K ที่ติดอยู่กับพื้นผิวภายนอก (กรอบ, โล่ท้าย, เรือนแบริ่ง) ระบุการไล่ระดับความร้อนและการขาดความเย็น. วิธีการนี้ไม่ได้ให้อุณหภูมิฮอตสปอตของขดลวดแต่ไม่รุกรานและมีประโยชน์สำหรับการเปรียบเทียบหน่วยการผลิตแบบอนุกรมหรือระบุความล้มเหลวในการทำความเย็นแบบไม่สมมาตร.
ลำดับการทดสอบมาตรฐานสำหรับการทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ
ขั้นตอน 1 — วัดความต้านทานความเย็น
โดยที่มอเตอร์มีอุณหภูมิแวดล้อมที่ทราบ T₁ (มีเสถียรภาพเป็นอย่างน้อย 2 ชั่วโมง), วัดความต้านทานไฟฟ้ากระแสตรงของแต่ละเฟสโดยใช้สายไฟ 4 เส้น (เคลวิน) การวัด. บันทึกอุณหภูมิโดยรอบทันทีก่อนทำการวัด. สำหรับมอเตอร์สามเฟส, วัดทั้งสามเฟสคู่และค่าเฉลี่ย.
ขั้นตอน 2 — วิ่งไปสู่สภาวะความร้อนคงที่
ใช้พิกัดโหลดโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ที่ตั้งค่าแรงบิดและความเร็วพิกัด. ตรวจสอบอุณหภูมิของขดลวด (ผ่านเซ็นเซอร์แบบฝัง) หรืออุณหภูมิพื้นผิว (ผ่านเทอร์โมคัปเปิ้ล). สถานะคงตัวของความร้อนถูกกำหนดให้น้อยกว่า 1 K เปลี่ยนต่อชั่วโมง. เวลาปกติสู่สภาวะคงตัว: 60–180 นาที สำหรับมอเตอร์ขนาดเล็ก (<10 กิโลวัตต์), 3–8 ชั่วโมงสำหรับเครื่องจักรขนาดใหญ่ (>100 กิโลวัตต์).
ขั้นตอน 3 — ลบโหลดและวัดความต้านทานร้อน
ถอดโหลดไปพร้อม ๆ กับการถอดกำลัง. วัดความต้านทานร้อน R₂ โดยเร็วที่สุด — ภายใน 30 วินาทีสำหรับมอเตอร์ที่อยู่ด้านล่าง 50 กิโลวัตต์. บันทึกอุณหภูมิโดยรอบ T₂ ในเวลาเดียวกัน. คำนวณ ΔT โดยใช้สูตรความต้านทานด้านบน. เปรียบเทียบกับขีดจำกัดระดับความร้อนสำหรับระบบฉนวนที่ประกาศไว้.
ขั้นตอน 4 – การตรวจวัดอุณหภูมิแบริ่ง
วัดอุณหภูมิแบริ่งแยกกัน. ไออีซี 60034-1 จำกัดอุณหภูมิของแบริ่งให้สูงขึ้น 50 K สำหรับตลับลูกปืนธรรมดาและ 60 K สำหรับตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งเหนือสภาพแวดล้อม, โดยไม่คำนึงถึงระดับความร้อนของมอเตอร์. ความล้มเหลวที่นี่บ่งชี้ว่ามีการหล่อลื่นไม่เพียงพอ, ปัญหาการโหลดล่วงหน้าของแบริ่ง, หรือการเยื้องศูนย์ - ไม่ใช่ปัญหาฉนวน.
การทดสอบความร้อนสำหรับมอเตอร์ฉุดลาก EV: ข้อกำหนดเพิ่มเติม
มอเตอร์ฉุด EV เผชิญกับโปรไฟล์พลังงานพัลส์ซึ่งการทดสอบความร้อนทางอุตสาหกรรมมาตรฐานไม่สามารถตรวจจับได้. ข้อกำหนดเพิ่มเติมที่สำคัญ:
- การทดสอบความร้อนแรงบิดสูงสุด: ใช้แรงบิดพิกัด 3× เป็นเวลา 30–60 วินาที และตรวจสอบว่าฮอตสปอตไม่เกินขีดจำกัดคลาส H ในระหว่างช่วงเวลาชั่วคราว
- ความร้อนเบรกแบบสร้างใหม่: ไดนาโมมิเตอร์สี่ควอแดรนท์จำลองรอบการพักฟื้น; วัดอุณหภูมิของขดลวดระหว่างมอเตอร์และการผลิตแบบรวม
- การทดสอบความร้อนของวงจรขับเคลื่อน: สร้างวงจรการขับเคลื่อน WLTP หรือ CLTC ขึ้นมาใหม่บนม้านั่งทดสอบ และตรวจสอบการสะสมความร้อนสะสมในช่วง 30–60 นาที
- การตรวจสอบระบบทำความเย็น: วัดเดลต้า-T ทางเข้า/ทางออกของน้ำหล่อเย็นเพื่อตรวจสอบความจุของวงจรระบายความร้อนด้วยของเหลวที่กำลังไฟพิกัด
ข้อกำหนดของม้านั่งทดสอบสำหรับการทดสอบความร้อน
ไม่ใช่ไดนาโมมิเตอร์ทุกตัวจะเหมาะสำหรับการทดสอบทางความร้อน. ข้อกำหนดที่สำคัญคือ:
- อัตราโหลดต่อเนื่อง: ไดนาโมมิเตอร์จะต้องคงอยู่ 100% แรงบิดพิกัดอย่างน้อย 3 เท่าของค่าคงที่เวลาความร้อนของมอเตอร์ — โดยทั่วไปคือ 2–6 ชั่วโมง. เบรกแบบกระแสวนที่มีอัตราหน้าที่เป็นช่วงๆ นั้นไม่เหมาะสม; กระแสไหลวนหรือไดนาโมมิเตอร์แบบ AC ระบายความร้อนด้วยน้ำเป็นตัวเลือกมาตรฐาน
- สภาพแวดล้อมที่มั่นคง: อุณหภูมิโดยรอบจะต้องอยู่ภายใน ±1 K ในระหว่างการทดสอบ. หากห้องทดสอบของคุณมีความผันผวนของ HVAC, จำเป็นต้องมีห้องระบายความร้อนที่มีการควบคุม
- 4-ช่องวัดความต้านทานของสายไฟ: ระบบเก็บข้อมูลจะต้องรองรับการวัดความต้านทานเคลวินที่มีความละเอียด mΩ โดยที่มอเตอร์ที่ทดสอบไม่มีพลังงาน
- การบันทึกข้อมูลที่ ≥1 Hz: ช่องอุณหภูมิ (โดยรอบ, พื้นผิว, การแบก) จะต้องบันทึกอย่างต่อเนื่องเพื่อบันทึกกราฟอุณหภูมิ-เวลาที่จำเป็นสำหรับรายงานการรับรอง
ไดนาโมมิเตอร์ AC ของ EconoTest และหน่วยกระแสไหลวนแบบระบายความร้อนด้วยน้ำได้รับการจัดอันดับสำหรับ 100% หน้าที่อย่างต่อเนื่อง. สำหรับข้อมูลจำเพาะของม้านั่งทดสอบความร้อน, ดูของเรา แบบฟอร์มสอบถามทางวิศวกรรม.
คำถามที่พบบ่อย
อะไรคือความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและอุณหภูมิสัมบูรณ์ในการทดสอบมอเตอร์?
อุณหภูมิสูงขึ้น (∆T) คือการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโดยรอบ, วัดเป็นเคลวิน (เค). อุณหภูมิสัมบูรณ์คือค่าที่วัดได้จริงในหน่วยองศาเซลเซียส (องศาเซลเซียส). ไออีซี 60034-1 ขีดจำกัดจะแสดงเป็นอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากสภาวะแวดล้อมแตกต่างกันไปตามสถานที่ทดสอบ - มอเตอร์ที่ทำงานที่อุณหภูมิ 125°C ในห้องที่มีอุณหภูมิ 40°C มี 85 เค ลุกขึ้น, ในขณะที่มอเตอร์ตัวเดียวกันที่อุณหภูมิ 125°C ในห้องที่มีอุณหภูมิ 20°C มี 105 เค ลุกขึ้น. มาตรฐานจะเปรียบเทียบ ΔT, ไม่ใช่อุณหภูมิสัมบูรณ์, เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเปรียบเทียบอย่างยุติธรรมระหว่างสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ.
การทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิใช้เวลานานเท่าใด?
มอเตอร์ส่วนใหญ่อยู่ภายใต้ 30 kW จะเข้าสู่สภาวะคงตัวทางความร้อนภายใน 60–120 นาที. โดยทั่วไปมอเตอร์ขนาด 30–200 กิโลวัตต์ต้องใช้เวลา 2–4 ชั่วโมง. เครื่องใหญ่ด้านบน 200 kW อาจใช้เวลา 6-10 ชั่วโมง. ไม่สามารถทำให้การทดสอบสั้นลงได้; การหยุดก่อนที่สภาวะคงตัวจะก่อให้เกิดแง่ดี (ไม่อนุรักษ์นิยม) ผลลัพธ์ที่ไม่สะท้อนถึงสภาวะการทำงานต่อเนื่อง.
การทดสอบความร้อนสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ไดนาโมมิเตอร์?
สำหรับมอเตอร์ที่สามารถทดสอบได้โดยวิธีอินพุตที่เทียบเท่า (ทำงานภายใต้โหลดจากแหล่งจ่ายไฟที่ปรับเทียบแล้ว), ไม่จำเป็นต้องมีไดนาโมมิเตอร์อย่างเคร่งครัด. อย่างไรก็ตาม, วิธีการนี้ใช้ได้กับมอเตอร์บางประเภทและลำดับการทดสอบเท่านั้น. สำหรับรถ EV ทั้งหมด, เซอร์โว, และมอเตอร์แบบปรับความเร็วได้, ไดนาโมมิเตอร์ที่จำลองแรงบิดโหลดจริงและโปรไฟล์ความเร็วเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อสร้างข้อมูลความร้อนที่มีความหมาย.
อะไรทำให้มอเตอร์ไม่ผ่านการทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ?
สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดคือ: ระยะพิทช์ของขดลวดไม่เพียงพอหรือหน้าตัดของทองแดง (ปัญหาการออกแบบ), กางเกงขาสั้นระหว่างทางเลี้ยวจากข้อบกพร่องของกระบวนการคดเคี้ยว (ปัญหาการผลิต), การไหลเวียนของอากาศเย็นถูกปิดกั้นหรือลดลง (ปัญหาการประกอบ), และการติดฉลากระดับความร้อนไม่ถูกต้อง (ข้อมูลจำเพาะไม่ตรงกัน). เมื่อมอเตอร์เสีย, ข้อมูลการวัดความต้านทานระบุว่าเฟสใดมีฮอตสปอต, ซึ่งช่วยแยกสาเหตุที่แท้จริง.
จำเป็นต้องมีการทดสอบความร้อนสำหรับมอเตอร์การผลิตทุกตัวหรือไม่?
การทดสอบการเพิ่มอุณหภูมิแบบเต็มตาม IEC 60034-1 โดยทั่วไปจะดำเนินการกับตัวอย่างคุณสมบัติการออกแบบ (บทความแรก) และตัวอย่างการทดสอบประเภทเป็นระยะ, ไม่ใช่ทุกหน่วยการผลิต. การทดสอบปลายสายการผลิตจริงใช้การตรวจสอบพร็อกซีที่เร็วขึ้น — กระแสที่ไม่มีโหลด, ความสมดุลของความต้านทานที่คดเคี้ยว, และทนทานต่อไดอิเล็กทริก — ซึ่งตรวจจับข้อบกพร่องจากการผลิตโดยไม่ต้องลงทุนเวลากับการดำเนินการระบายความร้อนทั้งหมด.
พูดคุยกับวิศวกร
ต้องการความช่วยเหลือในการเลือกอุปกรณ์ทดสอบ?
บอกประเภทมอเตอร์ของคุณให้เราทราบ, ข้อกำหนดด้านช่วงกำลังและการทดสอบ — เราจะแนะนำการกำหนดค่าแท่นทดสอบที่เหมาะสมภายใน 24 ชั่วโมง.
