质检人员培训教材.docx

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1、质检人员培训教材 山东华力电机集团股份有限公司质检人员培训教材第一章 电动机工作原理一、 熟知的几个定理定律1 、电能生磁：1820年丹麦科学家奥斯特通过实验发现电流的周围存在着磁场。2、电流所产生的磁场方向如何判断呢？法国科学家安培通过实验制定了安培定则，又称右手螺旋定则，通过它我们既可以判断出电流产生的磁场方向，也可以在已知磁场方向时判断电流方向。安培定则如下：（1）直线电流时，以右手拇指指向电流方向，则弯曲四指的指向即为磁场的方向。（2）环行电流时，以右手弯曲的四指表示电流方向，则右手拇指所指方向即为磁场方向。 S3、变磁生电：1831年法拉第又发现当导体相对于磁场运动而切割磁力线或线圈

2、中的磁通发生变化时，在导体或线圈中都会产生感生电动势，若导体或线圈是闭合回路的一部分，则导体或线圈中将产生电流。4、直导体中产生的感生电动势方向用右手定则来判断：平伸右手，拇指与其余四指垂直，让掌心正对磁场N极，以拇指指向表示导体运动的方向，则其余四指的指向就是感生电动势的方向。5、电磁生力：实验证明通电导体在磁场中又会受到电磁力的作用。6、电磁力的方向可用左手定则判断：平伸左手使拇指垂直其余四指，手心正对磁场的N极，四指指向电流的方向，则拇指的指向就是通电导体的受力方向。二、三相异步电动机的工作原理电动机分为固定部分的定子和旋转部分的转子，定子中的三相绕组是固定的，但它接通三相交流电后，会在

3、定子与转子的气隙中产生旋转的磁场，促使转子也跟着旋转磁场旋转，因此旋转磁场的产生是三相交流异步电动机旋转的先决条件，下面首先具体介绍一下旋转磁场。（一）旋转磁场1、 旋转磁场的产生在我们所讨论的三相异步电动机中，旋转磁场是由定子绕组中通入的三相正弦交流电产生的，其波形图如下图c所示，通电后每一相绕组都产生相应的磁场，下面我们以最简单的按星形连接的两极定子绕组为例，来证明三相绕组所产生的合成磁场是一旋转磁场。图a为两极三相绕组剖面排列图，图b为星形连接的三相绕组的电流的参考方向，为分析方便，我们规定每相绕组电流的正方向是从首端u1、v1、w1流入（用表示），从尾端u2、v2、w2流出（用 表示）

4、，当电流为正值时，电流的实际方向与规定的正方向相同，当电流为负值时，表明电流的实际方向与规定的正方向相反，而磁场的方向我们可根据电流的方向按右手螺旋定则来判定。a.两极三相绕组剖面排列图 b.电流的参考方向 c.波形图 t=0 t=90 t=180t=270 t=360 从图中可以看出，三相绕组通电后所产生的合成磁场是一对磁极，即我们所说的两极电机，而且随着三相交流电变化一周，其所合成的磁场也按顺时针方向旋转了一周，由此可以证明三相定子绕组所产生的合成磁场是一旋转磁场。2、 旋转磁场的旋转方向 三相交流电按正序u-v-w顺时针接入电动机的u相、v相、w相绕组时,由此所产生的磁场的转向也是顺时针

5、的（即由电流相位超前的绕组转向电流相位落后的绕组），如果任意调换电动机两相绕组所接交流电的相序，比如u相绕组仍接u相交流电，v相绕组接w相交流电，w相绕组接v相交流电，此时三个电流的相序是逆时针的，则由此产生的旋转磁场的转向也是逆时针的（也是由电流相位超前的绕组转向电流相位落后的绕组）。由此可以得出结论：电动机的旋转磁场的转向，也即电动机转子的转向是由接入三相绕组的电流相序决定的，即三相交流电按正序u-v-w分别对应接入电动机绕组u-v-w的时，电动机按顺时针方向旋转，而只要调换电动机任意两相绕组所接的电源相序，旋转磁场即反向转动，电动机也随之反转。3、 旋转磁场的旋转速度刚才我们所举的例子当

6、中所产生的旋转磁场合成的只是一对磁极，该电动机即称为两极电动机，当三相交流电变化一周时，两极电动机产生的旋转磁场也正好旋转一周，所以两极旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度，即三相交流电的频率f，由于我国工业及生活用电的频率一般为50HZ，即每秒钟三相交流电变化50次，同时旋转磁场也旋转了50转，转速一般用分钟表示，所以两极电动机的同步转速为：ns=6050=3000转/分钟如果三相绕组通电后合成的磁场有两对磁极即四极电机，则当三相交流电完成一周交变时，其合成磁场只旋转了半圈，所以四极电动机旋转磁场的转速只有两极电动机旋转磁场转速的一半，即ns=6050/2=1500转/分钟。以此类推，三相

7、异步电动机定子绕组如有p对磁极，则旋转磁场的转速ns=60f/p,其中ns指旋转磁场的转速 f指三相交流电的频率 p指磁极对数。（二）三相异步电动机的工作原理1、 三相异步电动机的转动原理（1） 转子感生电流的产生 当电动机的定子绕组通以三相对称交流电时，在定子和转子间便产生以转速ns旋转的旋转磁场(电能生磁)，由于转子开始时是静止的，所以转子导体将被旋转磁场切割，根据相对运动的原理，我们也可以把磁场看成不动，而转子导体相对磁场旋转切割磁力线从而产生感生电动势（即1831年法拉第发现的电磁感现象也称“动磁生电”），由于转子导体两端已被短路环短接，导体已构成闭合回路，所以转子导体内也相应产生感生

8、电流。（2） 转子电磁力矩的产生 有感生电流的转子导体即为通电导体，通电导体在磁场中就会受到电磁力的作用（电磁生力），产生电磁力矩带动转子旋转，而且我们还可以根据左手定则判断出转子导体的旋转方向，与旋转磁场的方向是相同的，只不过是以略小于旋转磁场转速ns的速度运转的。（如图所示）2、 三相异步电动机的转速与转差率电动机的转子产生感生电流并受电磁转矩作用产生旋转,主要是由于转子和旋转磁场间存在着相对运动，也就是说二者之间保持着一定的转速差，这是异步电动机能正常运行的必要条件，如果转子转速达到旋转磁场的转速，即达到同步转速时，二者间相对静止，转子导体也就不再作切割磁力线的运动，于是转子导体也就不能

9、产生感应电动势，当然也不可能有感生电流和电磁转矩，转子转速就会开始变慢，而另一方面，一旦转子转速变慢，转子与旋转磁场间又重新产生相对运动，使转子重新受到电磁转矩的作用，迫使转子加快转速，这对矛盾的结果，必然会使转子转速最后基本稳定在某一转速n上，由于这类电机的转速n总是低于同步转速ns，所以把这类电机叫做异步电动机，又因为这类电动机的转子电流是由电磁感应产生的，所以也把它们叫做感应电动机。 为表示三相异步电动机的转速和同步转速之间的关系，我们引入转差率的概念，所谓转差率就是同步转速ns与转子转速n之差对同步转速ns之比，用s表示，即：s=(ns-n)/ns 转差率是电动机的一个重要参数，我们要

10、记住其三个特定的工作点：（1） 电动机启动的瞬间，旋转磁场虽已产生但转子尚未转动，此时n=0,则s=1；（2） 电动机空载运行时，空载阻力很小，转速很高n0约等于ns，所以s很小，一般在0.005左右；（3） 电动机额定运行时，有额定转速nN，额定转差sN，0sNpt,则这批产品不予接收。但实际中除非进行全检，不可能获得p的 实际值，因此不能以此来对批的可接收性进行判断。 在实际抽样检验过程中，将上述批质量判断规则转换为一个具体的抽样方案。最简单的一次抽样方案由样本量 n和用来判定批接收与否的接收数 Ac 组成，记为（n，Ac）。 记 d 为样本中的不合格（品）数，令 Re= Ac+1，称为拒

11、收数。实际抽样检验对批质量的判断也即对批接收性的判断规则是：若 d 小于等于接收数 Ac，则接收批；若 d 大于等于Re，则不接收该批。上述一次抽样的判断过程的流程图如图 3.1-1 . 图3.1-1一次抽样方案的程序框图二次抽样对批质量的判断允许最多抽两个样本。在抽检过程中，如果第一个样本量 n1 中的不合格（品）数 d1 不超过第一个接收数 Ac1，则判断批接收；如果 d1 等于或大于第一个拒收数Re1，则不接收该批；如果 d1 大于 Ac1，但小于 Re1，则继续抽第二个样本，设第二个样本中不合格（品）数为 d2，当d1+ d2 小于等于第二个接收数 Ac2时，判断该批产品接收，如果 d

12、1+ d2大于或等于第二个拒收数 Re2（= Ac2+1），则判断该批产品不接收。其抽检程序如图 3.1-2 所示。 图3.1-2二次抽样方案的程序框图在抽样检验中抽样方案实际上是对交检批起到一个评判的作用，它的判断规则是如果交检批质量满足要求，即ppt,抽样方案应以高概率接收该批产品，如果批质量不满足要求，就尽可能不接收该批产品。因此使用抽样方案关键问题之一是确定批质量标准，明确什么样的批质量满足要求，什么样的批质量不满足要求，在此基础上找到合适的抽样方案。 在生产实践中由于检验的对象不同，质量指标也有所不同。如单件小批生产，或从供方仅采购少数几批产品，或由于生产质量不稳定，批与批质量相差较

13、大，往往视为孤立批。为保证产品质量一般对单批提出质量要求，提出批合格质量水平或不可接受的质量指标，如果标准型抽样方案的p0，p1,孤立批抽样方案 GB/T15239 中的 LQ。如果企业大量或连续成批稳定的生产，或从供方长期采购，质量要求主要是对过程质量提出要求，如 GB/T2828.1.1 中的AQL指标。有些质量指标既不是对单个生产批的，也不是针对过程的，而是对企业检验后的平均质量提出要求，如企业产品进入市场后的质量，或长期采购的产品进厂后的平均质量都是检验后的平均质量。又如企业的质量目标出厂不合格品率 500ppm，这也是检后的平均质量要求（见 AOQL）。根据批、过程和检后的平均质量要

14、求都可以设计抽样方案，质量要求不同，设计的抽样方案不同。但无论哪种方案起到的作用应该是一样的，即满足质量要求的批尽可能接收，不满足要求的批尽可能不收。换句话说，即应以高概率接收满足质量要求的批；而以低概率接收不满足质量要求的批。 四、抽样方案的特性 在抽样检验中，抽样方案的科学与否直接涉及生产方和使用方的利益，因此在设计、选择抽样方案的同时应对抽样方案进行评价，以保证抽样方案的科学合理。评价一个抽样方案有以下几种量，这些量表示抽样方案的特性。 （一）接收概率及抽检特性（OC）曲线 根据规定的抽检方案，把具有给定质量水平的交检批判为接收的概率称为接收概率。接收概率Pa 是用给定的抽样方案验收某交

15、检批，结果为接收的概率。当抽样方案不变时，对于不同质量水平的批接收的概率不同。接收概率的计算方法有三种： （1）超几何分布计算法 （3.1-7）此式是有限总体计件抽检时，计算接收概率的公式。 式中从批的不合格品数 D 中抽取 d 个不合格品的全部组合数； 从批的合格品数 N-D 中抽取 n-d 个合格品的全部组合数；从批量 N 的一批产品中抽取 n 个单位产品的全部组合数.例 3.1-4今对批量为 50 的外购产品批作抽样验收，其中包含 3 个不合格品，求采用的抽样方案为(5，1)时的接收概率 Pa 是多少? 解: 这表明使用（5，1）抽样方案对批量为 50 的产品进行验收，如果批中的不合格品

16、数为3，则接收该批产品的概率为 97.7%。 2、二项分布计算法 超几何分布计算法可用于任何 N 与n，但计算较为繁复。当 N 很大（至少相对于n比较大，即n/N 很小时），可用以下二项分布计算： （3.1-8）其中p为批不合格品率（在有限总体中 p=D/N） 上式实际上是无限总体计件抽检时计算接收概率的公式。在实际应用时，当n/N0.1，即可用二项概率去近似超几何概率，于是公式（3.1-8）也可以代替公式（3.1-7）作接收概率的近似计算。例 3.1-5已知 N=3000 的一批产品提交作外观检验，若用(20，1)的抽样方案，当p=1%时，求接收概率 Pa. 解： 3、泊松分布计算法 （3.

17、1-9）此公式是计点抽检时计算接收概率的公式。 例 3.1-6有一批轴承用的钢球 10万个需要进行外观检验，如果采用(100，15)的抽检方案，求p=10%时的批接收概率 Pa .解：从前面计算中可以注意到抽样方案的接收概率 Pa 依赖于批质量水平 p，当 p 变化时Pa 是p 的函数，通常也记为 L（p）。L（p）随批质量 p 变化的曲线称为抽检特性曲线或 OC 曲线，OC 曲线表述了一个抽样方案对一个产品的批质量的辨别能力。 例 3.1-7已知 N=1 000，今用抽样方案(50，1)去反复检验 p=0.005，0.007，0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.0

18、7，0.076，0.08，0.10，0.20，1.00 的连续交检批时，可以得到如表 3.1-1 所示的结果。 今以 p 为横坐标，L(p)为纵坐标将表 3.1-1 的数据描绘在平面上，如图 3.1-3 所示的曲线。这条曲线称为抽样方案(50，1)的抽检特性曲线(0C曲线)。 3.1-1 用抽样方案（50，1）检验N=1000、p 取不同值时的结果每个抽样方案都有一条 OC 曲线，OC曲线的形状不同表示抽样方案对批的判断能力不同，即对同一个批使用不同的抽样方案被接收的概率不同。 常见的 OC 曲线形状如图 3.1-4 和图 3.1-5 所示。 (1) A0时的 OC 曲线(见图 3.1-4)

19、(2) A=0时的 OC 曲线(见图 3.1-5) 抽样检验时，有些人认为样本中一个不合格品都不出现的抽样方案是个好方案，即认为采用 A=0 的抽样方案最严格，最让人放心。其实并不是这样，下面研究三个抽样方案（批量N=1000）:1) n=100,AC=0 2) n=170,AC=1 3) n=240,AC=2这三个抽样方案的OC曲线如图3.1-6所示。从图 3.1-6的 OC 曲线可以看出，不论哪种抽样方案，批不合格品率 p=2.2%时的接收概率基本上在 0.10 左右。但对 A=0 的方案来说，p 只要比0%稍大一些，L(p)就迅速减小，这意味着“优质批”被判为不合格的概率快速增大，这对生

20、产方是很不利的。对比之下，A=1，A=2 时“优质批”被判为合格的概率相对增加。可见，在实际操作中，如能增大 n，则采用增大 n 的同时也增大 A(A0)的抽样方案，比单纯采用 A=0的抽样方案更能在保证批质量的同时保护生产方。（二）抽样方案的两类风险 在抽样检验中，通过 OC曲线可以评价抽样方案的判别能力，但一个样样方案如何影响生产方和使用方的利益可以通过两类风险进行具体分析。 1、生产方风险 采用抽样检验时，生产方和使用方都要冒一定的风险。因为抽样检验是根据一定的抽样方案从批中抽取样本进行检验，根据检验结果及接收准则来判断该批是否接收。由于样本的随机性，同时它仅是批的一部分，通常还是很少的

21、一部分，所以有可能做出错误的判断。本来质量好的批，有可能被判为不接收；本来质量差的批，又有可能被判为接收。生产方风险是指生产方所承担的批质量合格而不被接收的风险，又称第一类错误的概率。一般用表示。 例 3.1-8 有一批产品，批量 N=1000，批中不合格品数 D=1，即批不合格品率为千分之一，生产方和使用方对这批产品的质量是满意的。假定采用一个很简单的抽样方案，即只抽一个单位产品进行检验，如果它是合格品就接收该批；如果它是不合格品就不接收该批。在抽样检验时就有可能出现两种情况： 第一种情况：n=1，d=0，接收该批产品； 第二种情况：n=1，d=1，不接收该批产品。 例中第一种情况抽到的是合

22、格品，根据检验方案接收该批产品，这种结果符合生产方和使用方的要求；但若恰好抽到批中唯一的不合格品，检验结果就是不接收该产品。这对生产方是完全不利的。采用抽样检验，生产方就会有这样的风险，在本例中生产方冒不接收本来合格的批的风险为千分之一。 2、使用方风险 使用方风险是指使用方所承担的接收质量不合格批的风险，又称第二类错误的概率，一般用来表示。例 3.1-9 有一批产品，批量N=1000，批中不合格品数D=500，即批不合格品率为 50%，这批产品当然是不合格的。假定采用一个保险的抽样方案：抽n=500个单位产品进行检验，如果样本中没有一个不合格品接收该批；否则不接收。但既使这样，按此抽样方案，

23、仍有可能因恰巧抽到批中全部500 个合格品而判为接收，这种极端情况一旦发生，当然损害了使用方的利益。经计算，发生这种情况的概率为 这是一个很小的概率，在实际中不可能发生，但也说明了只要抽样，使用方也必然有一定的风险。 抽样检验中上述两类风险都是不可避免的，要采用抽样方案生产方和使用方都必须承担各自的风险。关键是双方应明确各自承担的风险极限。对于双方来说，什么样的质量水平是合格的批，在此质量水平下，生产方风险最大不超过多少；何种质量水平是不可接收的批，在此质量下，使用方能承受多大的风险。在这个基础上比较备选方案的接收概率和 OC 曲线可以找到合适的抽样方案。如果要想同时满足双方利益，同时减小双方

24、风险，唯一的方法是增大样本量，但这样又势必提高检验成本，所以抽样方案的选择实际上是双方承担风险和经济的平衡。 （三）平均检验总数及平均检出质量 在抽样检验中，经检验接收的批在修理或替换样本中的不合格品后应予整批接收；而对不接收的批则应予以降级、报废或对整批进行逐个筛选，即对所有产品进行全检，并将检出的所有不合格品进行修理或用合格品替换。这中间有两个指标能说明抽样方案的特性，即平均检验总数与平均检出质量。 1、平均检验总数（ATI） 平均检验总数 ATI 是平均每批的总检验数目，包括样本量和不接收批的全检量，这个指标衡量了检验的经济性。 使用抽样方案(n,Ac)抽检不合格品率为 p 的产品，当批

25、的接收概率为 L（p）时，对于接收批，检验量即为样本量 n；对于不接收批，实际检验量为 N，因此该方案的平均检验总数 ATI 为： ATI=nL(p)+N1-L(p)= n+（N-n）1-L(p) （3.1-10） 例 3.1-10 N=1000，p=10%，n=30，Ac=2 时，L（p）=0.411，求平均检验总数。 解： ATI=nL(p)+N1-L(p) =300.411+1000(1-0.411)=601.33(件) 如以横轴表示批不合格品率 p，以纵轴表示平均检验总数 ATI，则可用图 3.1-7 的平均检验总数曲线来描述p从0开始变化时，对应于不同p值所计算出来的ATI值。 2、

26、平均检出质量（AOQ） 平均检出质量是指检验后的批平均质量，记为 AOQ，当使用抽样方案(n,Ac)抽检不合格品率为为 p 的产品时，若检验的总批数为 k，由于不接收批中的所有产品经过全检不存在不合格品，而在平均 kL（p）接收批中，有(N-n)p 个不合格品，因此抽样方案的平均检出质量为： （3.1-11）当 n 相对于N 很小时，N-nN，从而 ： AOQpL(p) （3.1-12） 例 3.1-11 用（10，0）的抽样方案 N=1000 的多批产品进行抽样检验，求其平均检出质量 AOQ。 解：利用泊松分布似近计算，将得到的结果以 p 为横坐标，AOQ 为纵坐标，将计算结果画成曲线，如图

27、 3.1-8所示。这条曲线称为平均检出质量特性曲线，它表明平均出厂不合格率与抽检前不合格品率之间的关系。从图 3.1-8可以看出，当 p 由0 逐渐增大时，AOQ 也逐渐增大，在 p=10%处 AOQ 达到极大值，然后由于不接收批增加，用合格品代替不合格品的影响显著起来，AOQ的数值又逐渐减小。这说明，在抽样方案(n,Ac)已定的情况下，不管产品的不合格品率 p 是多少，平均漏过去的不合格品总不会超过某个特定值。这个值就是 AOQ 曲线的最大值，称为平均检出质量上限，简称 AOQL。 平均检出质量是衡量抽样方案质量保证能力的一个指标，平均检出质量 AOQ 衡量的就是检验合格入库的所有产品的不合

28、格品率大小。在企业中平均检出质量上限 AOQL 是一个很常见的指标，如企业质量目标规定出厂合格品率为 99%，实际上是规定 AOQL=1%，如果顾客提出进货合格品率为98%，则 AOQL=2%。如何满足 AOQL 这个指标有两个途径：第一也是最根本的途径就是减小过程的不合格品率，如果过程不合格品率非常小，既可以满足 AOQL要求，也可以减小样本量和返检费用；如果过程不合格品率达不到要求，只能靠检验来保证出厂质量。第二节 计数标准型抽样检验 计数标准型抽样检验就是同时规定对生产方的质量要求和对使用方的质量保护的抽样检验过程。典型的标准型抽样方案是这样确定的:事先确定两个质量水平，p0与 p1，p

29、0p1，希望不合格品率为 p1 的批尽可能不被接收，设其接收概率 L(p1)=；希望不合格品率为 p0 的批尽可能高概率接收，设其拒收概率 1-L(p0)=。一般规定=0.05，=0.10。抽样方案的 OC 曲线应通过 A、B两点，如图 3.2-1 所示。在 OC 曲线上对应于规定的生产方风险质量和生产方风险的点称为生产方风险点，对应于规定的使用方风险质量和使用方风险的点称为使用方风险点。在对孤立批进行抽样检验时，如果一个抽样方案把 A、B 两点控制住了，就等于既保护了生产方的经济利益，又保证了使用方对产品批的质量要求。 下面以 GB/T 1326291不合格品率的计数标准型一次抽样检验程序及

30、抽样表为例，介绍这种抽样方案的抽样程序和抽样表。 一、抽样表的构成 表 3.2-1 为计数标准型一次抽样表。只要给出 p0，p1，就可以从中求出样本量 n 和接收数Ac。GB/T 1326291 由下列内容组成: (1)p0 栏从 0.0091%0.100%(代表值 0.095%)至 10.1%11.2%，共分 42 个区间；p1 栏从0.71%0.80%(代表值0.75%)至 31.6%35.5%，共分 34 个区间。 (2)样本量 n，考虑到使用方便，取以下 209级:5，6，1820，2055。 二、抽样程序 (1)确定质量标准 对于单位产品，应明确规定区分合格品与不合格品的标准。 (2)确定p0，p1 值 p0，p1值(p0p1)应由供需双方协商决定。作为选取 p0，p1 的标准，取=0.05，=0.10。 确定 p0时，应考虑不合格或不合格品类别及其对顾客损失的严重程度。通常，A 类不合格或不合格品的 p0 值要选得比 B 类的要小；而 B 类不合格或不合格