斯温伯恩直流电机测试——直流电机测试

斯温伯恩测试是一种间接测试直流电机的测试方法，以詹姆斯·斯温伯恩爵士命名。在这种方法中，损耗是分开确定的，并且预先确定了所需负载下的效率。斯温伯恩测试是测试具有恒定磁通的并励和复励直流电机的最简单方法。

连接图如图所示，电机在额定电压和速度下作为电动机运行。

假设：

$$V = 供电电压$$

$$I_0 = 空载线电流$$

$$I_{sh} = 并励绕组电流$$

$$因此，空载电枢电流，I_{a0} = I_0 - I_{sh}$$

以及

$$空载输入功率 = VI_0$$

该电机的空载输入功率提供以下各项：

• 铁损
• 空载电枢铜损
• 摩擦和风损

在空载情况下，电机的有用机械输出为零，因此空载输入功率仅用于补偿电机中的损耗。因此，

$$空载电枢铜损 = (I_{a0})^2R_a$$

其中，R_a是电枢绕组的电阻。

因此，电机中的恒定功率损耗将为：

$$P_C = 空载输入功率 - 空载电枢铜损$$

$$⇒ P_C = VI_0 - (I_{a0})^2R_a$$

现在，在知道电机的恒定损耗后，可以如下确定其在任何其他负载下的效率：

假设“I”是需要计算电机效率的负载电流。

作为电动机运行时的效率

这里：

$$电枢电流，I_a = I - I_{sh}$$

$$电动机输入功率 = VI$$

$$电枢铜损 = I_a^2R_a = (I - I_{sh})^2R_a$$

$$因此，电机中的总损耗 = (I - I_{sh})^2R_a + P_C$$

其中，P_C是上面确定的恒定损耗。

因此，

$$电动机效率，η_m = 输出/输入 = (输入 - 损耗)/输入$$

$$⇒ η_m = \frac{VI - (I - I_{sh})^2R_a - P_C}{VI}$$

作为发电机运行时的效率

这里：

$$电枢电流，I_a = I + I_{sh}$$

$$发电机输出功率 = VI$$

$$电枢铜损 = I_a^2R_a = (I + I_{sh})^2R_a$$

$$因此，电机中的总损耗 = (I + I_{sh})^2R_a + P_C$$

$$发电机效率，η_g = 输出/(输出 + 损耗) = \frac{VI}{VI + (I + I_{sh})^2R_a + P_C}$$

斯温伯恩测试的优点

以下是斯温伯恩测试的优点：

• 测试大型电机所需的功率非常小，因此这是一种经济且方便的直流电机测试方法。
• 由于已知恒定损耗，因此可以预先确定任何负载下的效率。

斯温伯恩测试的缺点

斯温伯恩测试的主要缺点是：

• 没有考虑从空载到满载的铁损变化。在满载时，由于电枢反应，磁通发生畸变，从而增加了铁损。
• 由于斯温伯恩测试是在空载下进行的，因此它不能指示满载时的换向是否令人满意，以及温升是否在规定的限值内。

斯温伯恩测试的局限性

斯温伯恩测试具有以下局限性：

• 斯温伯恩测试仅适用于磁通实际上恒定的直流电机，即并励电机和平复励发电机。
• 串励直流电机不能用斯温伯恩测试进行测试，因为它们不能在空载下运行，并且它们的磁通和速度变化很大。

Manish Kumar Saini

更新于：2021年8月21日

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