GBT20137-2006三相笼型异步电动机损耗和效率的确定方法.pdf 16页

'ICS29.160.01K20荡中华人民共和国国家标准GB/T20137-2006/IEC61972:2002三相笼型异步电动机损耗和效率的确定方法Methodfordetermininglossesandefficiencyofthree-phasecageinductionmotors(IEC61972:2002,IDT)2006-03-06发布2006-08-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布中国国家标准化管理委员会 GBJT20137-2006八EC61972:2002目次前言························，·····················，··································································⋯⋯皿1范围··········，··········，，···，·····，··········，，，······························，·······························⋯⋯12规范性引用文件·······，······，·························，························.···⋯⋯，.............⋯⋯，13术语、定义和符号··················，·········，··································⋯⋯，，.⋯⋯，...⋯⋯，......⋯⋯13.1术语和定义···1······“···，·，，11····，，，····“·，··，······，·，，···，，，..⋯，.⋯⋯，，.··⋯⋯13.2符号·······························，··································，········································⋯⋯14试验要求················，·······················································································⋯⋯24.1电源······，·······················，································，·，········，，，，·······，，，···，·············⋯⋯24.2测量仪器·····························，······，··············································，·················⋯⋯34.3不确定度限值····，··························································，，····⋯⋯，，········...······⋯⋯35试验程序················，······························，········，，···············、、·········，·····，·········⋯⋯35.1概述···········································，··································································一35.2试验前的电机温度，，·。··，，，····................·······，·········，··，⋯⋯，⋯，·............⋯⋯，.，35.3负载试验······························，··················，·············································-·····⋯⋯35.4空载试验·4·····················，··········，·，············································，············.·····⋯⋯46效率的确定，··········，，，·········，·······················，··································，····················一46.1概述···················，············································..................................·····⋯⋯46.2空载损耗·，·········，，···········，····。···，··························4·······························⋯⋯46.3负载杂散损耗··，····，··········，，·············································，·········...····.⋯⋯，‘··..⋯⋯56.4基准冷却介质温度的修正····，······················································....····....⋯⋯，，，⋯⋯66.5效率·，·······················，，··-·········，·······，··············，··················，·············，········一76.6指定负载点的效率············，·‘·························..⋯⋯，···.......··.................⋯⋯，，.⋯⋯7附录A(资料性附录)计算电动机效率的推荐格式···········，···········，，·········，，··········，，，·····一10附录B(资料性附录)线性回归分析·········，·········，·····················.···········，··············⋯⋯n附录C(规范性附录)测功机转矩读数的修正····························································⋯⋯13图1负载杂散损耗推荐值(方法2)·······一图2空载损耗的确定(见6.2)(示例卜···一图3负载杂散损耗修匀(见6.3.1.5)(示例) GB/T20137-2006/IEC61972:2002月吐吕本标准等同采用IEC61972:2002《三相笼型感应电动机损耗和效率的确定方法》。为了便于使用，本标准作出了下列编辑性修改:a)将“感应电动机”一词改为“异步电动机”;b)将“附加损耗”一词改为“杂散损耗”;c)删除国际标准的前言。235十QN+25一Q其中，6.4.1中公式R,=RN,IEC原文中Q,为Q.有误，应为Q。235+QN附录C.1.3中公式里的二d.,IEC原文为n，有误，应为、。。本标准的附录A、附录B为资料性附录，附录C为规范性附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国旋转电机标准化技术委员会(SAC/TC26)归口本标准由上海电器科学研究所(集团)有限公司负责起草，重庆赛力盟电机有限责任公司、江苏大中电机股份有限公司、安徽皖南电机股份有限公司、淮安威灵清江电机制造有限公司、山西电机制造有限公司、江苏远东电机制造有限公司等单位参加起草。本标准主要起草人:金惟伟、李宝金、周奇、项怀余、孙跃、丁玉林、岳维平、顾进本标准是首次制定。 GB/T20137-2006/IEC61972:2002三相笼型异步电动机损耗和效率的确定方法范围本标准适用于三相笼型异步电动机并规定了两种确定效率的方法:·方法1:电动机试验使用转矩测量装置，根据测试结果求取负载杂散损耗值。·方法2:电动机试验不测量转矩，采用推荐的负载杂散损耗值。这两种方法的区别在于确定负载杂散损耗的方法不同。除非另有规定，否则方法1宜用于150kW及以下的电动机。关于确定效率的其他方法，见GB/T755.2-2003.2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准GB755-2000旋转电机定额和性能(idtIEC60034-7:1996)GB/T755.2-2003旋转电机(牵引电机除外)确定损耗和效率的试验方法(IEC60034-2:1972,包括1995年第1号修改和1996年第2号修改，IDT)IEC60044(全部)仪用互感器IEC60051-1直接作用式模拟电测仪表及其附件第1部分:定义及通用要求IEC60279带电测量交流电机绕组电阻3术语、定义和符号3.1术语和定义本标准采用GB755-2000,GB/T755.2-2003及下面给出的术语和定义3.11铁耗corelosses有效铁心中的损耗及其他金属件中空载杂散损耗之和3.12负载杂散损耗stray-loadlossesa)负载电流在有效铁心及除导体之外的其他金属件中引起的损耗。b)因磁通脉动而产生的电流在电动机的定子和转子绕组中引起的涡流损耗。注:IEC61972标准称这项损耗为负载附加损耗。32符号cosgp-功率因数f-~电源频率线电流Io—空载线电流 GB/T20137-2006/IEC61972:2002(I"R)}—空载定子绕组损耗(I2R),—定子绕组损耗(I"R)—转子绕组损耗(I"R)—额定负载热状态下绕组温度换算到基准冷却介质温度为25℃时的定子绕组损耗(I"R),—额定负载热状态下绕组温度换算到基准冷却介质温度为25℃时的转子绕组损耗ka-测功机转矩读数修正值n—运行转速(见注)P—极对数P,-输人功率P,—输出功率P2N—额定输出功率Pee—铁耗尸—风摩耗尸K—恒定损耗P,—剩余损耗尸_—负载杂散损耗尸。—空载输人功率尸d。—联结测功机时空载输人功率R—定子绕组相间直流端电阻R,—环境温度下测得的绕组初始温度为B;时的定子绕组相间端电阻R—换算到基准冷却介质温度为25℃时定子绕组相间端电阻R=额定负载热试验结束时定子绕组相间端电阻R,—空载定子绕组相间端电阻s—以同步转速标么值表示的转差率s—换算到基准冷却介质温度为25℃时的转差率T—修正过的转矩Td—转矩测量装置的转矩读数Tao—空载时测功机转矩读数U-端电压Uo—空载端电压UN额定端电压7一效率0,—环境温度Bc—基准冷却介质温度。对于水一空气冷却电机，基准冷却介质是初级冷却介质01-绕组初始温度&N—额定负载状态下定子绕组温度注:上述各量的单位为列于IEC60027-1中的国际单位(SI),转速，的单位是每秒旋转次数，以s-"(r/s)表示，对以min-"(r/min)表示的转速值应除以604试验要求4.1电源4.1.1电压电源应符合GB755-200。中6.2.1的要求，电压应为额定电压。 GB/T20137-2006/IEC61972:20024.1.2频率测量期间，频率应在规定频率士0.3%范围内。4.2测f仪器4.2.1电量测f仪表测量仪表的准确度等级为IEC60051-1规定的。.2级。由于仪表准确度通常是以满量程的百分数表示，应按实际需要尽可能选择低量程。4.2.2仪用互感器仪用互感器的准确度等级为IEC60044规定的。.2级。4.2.3转矩测量转矩测量装置的准确度等级为满量程的士0.2%e若测功机是负载设备，应进行转矩校正试验，求取修正后的转矩T的方法见附录C4.2.4转速和频率测f频率测量仪表的准确度等级为满量程的士0.1%。转速表的读数误差应在士1r/min范围内。4.2.5温度测里温度测量仪允许误差为士10Co4.3不确定度限值4.3.1概述本标准中所用的不确定度是指确定实际效率的不确定度。不确定度反映试验方法和测试仪表的误差。4.3.2方法1采用方法1确定损耗和效率时，效率不确定度通常在士。.5%的范围内，总损耗的不确定度在士0.5%/(1一砂的范围内。4.3.3方法2“因方法2不实测负载杂散损耗，从以无法评价效率不确定度限值。对已测取的各项损耗而言，通常其不确定度在已测损耗的士1%范围内。5试验程序5.1概述构成本试验程序的各分项试验应按本标准所列的顺序进行。各分项试验可不必一项紧接一项进行。如果各分项试验分开进行，在读取试验数据之前，电机应达到规定的热状态。用方法1确定电机效率时，5.3.2所列的全部负载试验项目都应进行并测量全部数据。用方法2确定电机效率时，负载杂散损耗为推荐值，不需测量转矩，5.3.2规定的负载点数可减少到仅测额定负载一点。除本标准另有说明外，线电流和电压都用三相算术平均值。定子相间端电阻为任意两相出线端间的电阻，且已测得该电阻在已知温度下的基准电阻值。应采用电阻法确定绕组的温升，或采用直接测量法，或采用叠加法。注:借助测温装置确定每一负载点的电阻值要比在最大负载读数之前和最小负载读数之后确定电阻值会得到更为准确的试验结果，对热时间常数小的电机尤为如此。5.2试验前的电机温度电机的初始状态应如GB755--2000中7.3.2的规定，测量并记录R。和氏5.3负载试验5.3.1额定负载热试验额定负载热试验结束时(见GB755-200。中第7章)测量并记录:R=,嵘和氏。应在GB755-3 GB/T20137-2006/IEC61972:2002200。表4规定的时间范围内测取电阻的第一点读数。如用带电测量电阻法(见IEC60279)则与此规定时间无关5.3.2负载试验本试验开始记录试验数据之前，定子绕组温度与额定负载热试验(见5.3.1)测得的温度之差应不大于5℃。用合适的设备给电动机加负载，并用符合4.2.3要求的测量装置Neil量转矩(仅在采用方法1时)。在6个负载点处给电动机加负载。宜在不小于25%和100%额定负载之间大致均匀选取4个负载点。其余2个负载点在大于100%但不超过150%额定负载之间均匀选取。给电动机加载时，从最大负载开始，而后依次降低到最小值。试验应尽快地进行，以减少试验期间电机温度变化。在每个负载点处，测取U,I,P、兀、了和二。确定最大负载读数之前和最小兔载读数之后的电阻值R。在每一负载点测量期间，频率波动应小于。.IY,10000额定负载及更大负载时的电阻为最大负载读数之前的电阻值，小于100%额定负载时的电阻值可用100%负载读数之前和25%最小负载读数之后的电阻值，并按与负载成线性关系来确定。也可以用安装在绕组上的热敏元件测量各负载点的定子绕组温度，根据测得的各负载点绕组温度及试验前测得的温度和电阻，确定各负载点的电阻值。5.4空载试验负载试验后，被试电机立即与负载装置脱开。对被试电机施以额定频率的不同电压。在125%和60%额定电压之间，至少取4个(间隔大致均匀)电压点，包括100%额定电压。在50%和约20写额定电压或线电流最小或线电流不稳时电压之间，间隔大致均匀取3个或更多的电压点。对于水冷电机，负载试验之后，应立即切断水流按电压降低的顺序测取读数，试验应尽快地进行。在每一电压点处测取Uo.la,P.，采用在最高电压读数之前和最低电压读数之后测量电阻的方法确定各电压点的R=。每一电压点处的电阻值可用线性内插法确定;Y-点是最高电压点读数之前的电阻值，末点是最低电压点读数之后的电阻值。、也可用安装在绕组上的热敏元件测量定子绕组温度的方法确定各电压点处的电阻值。根据测得的各电压点的定子绕组温度及试验前测得的温度和电阻，确定各电压点处的电阻值(见5.2),6效率的确定6.1概述确定效率需要进行温度换算和损耗分析。注:当采用推荐负载杂散损耗值的方法z时，应了解图1的曲线不代表平均值而是大量测量值的上包络线.在大多数情况下，方法2求得的效率值会较方法1低.推荐的计算格式见附录A6.2空载损耗6.2.1恒定损耗空载试验时的输人功率是各项损耗之和从空载输人功率减去试验温度时定子绕组损耗得到恒定损耗P-PK是铁耗与风摩耗之和，对5.4记录的每一电压点，输人功率P}减去试验温度时定子绕组损耗(I"R)o，得到恒定损耗尸K尸K=P。一(厂R)o=尸f+尸FE························⋯⋯(1)其中(PR)o=l.5端Ro··············‘-，··⋯⋯(2)式中:Po,I。和R。按5.4确定。 GB/T20137-2006/IEC61972:20026.2.2风摩耗空载试验中(见5.4)对50%额定电压及以下各电压点，按6.2.1计算的恒定损耗PK，对电压平方(Uo)’作曲线。延长此直线至零电压，零电压处的截距即为风摩耗P(见图2).风摩耗值与负载无关，6个负载点用相同的风摩耗值。6.2.3铁耗对60%和12500额定电压之间的各电压点，按6.2.1所述计算恒定损耗PK.PK对电压Uo作曲线。为了补偿定子绕组电压降的影响，每一电压点处的铁耗应按降低电压U，来确定，U。可近似地按式(3)求得:U,一,J(U一扣ZIRcoCO甸S9)z+(2IRsinp)z(3)式中:尸1COS甲=一二(4),l3UlsinT=了1一Cos"T(5)U,I,P:和R按5.3.2确定。根据各负载点的降低电压U,，确定相应的恒定损耗PK，从PK中减去风摩耗P,，即为铁耗:尸FE=尸K一尸，························⋯⋯(6)式中:尸按62.2确定。6.3负载杂散损耗6.3.1方法1:根据测试值确定负载杂散损耗6.3.1.1定子绕组损耗根据5.3.2测得的数据，用下式计算6个负载点处的定子绕组损耗(PR),WR),=1.5hR························⋯⋯(7)式中:I和R按5.3.2确定。6.3.1.2转子绕组损耗用下式确定6个负载点处转子绕组损耗(PR),(I"R)，一「P}一(T"R)，一PFE1S························⋯⋯(8)其中:s二1一np/f························⋯⋯(9)式中:P=f和n按5.3.2确定;(I"R)，按6.3.1.1确定;PFE按6.3.2确定。6.3.1.3输出功率按下式确定6个负载点处的输出功率:尸z=2nTn························⋯⋯(10)式中:T=兀+kd(见4.2.3)，其中kd按C.1.3确定;兀和n按5.3.2确定。3.3.1.4剩余损耗按下述规定，从输人功率中减去输出功率、试验温度下定子绕组损耗、铁耗、风摩耗以及对应于各点s GB/T20137-2006/IEC61972:2002所测转差率的转子绕组损耗，分别确定每一负载点下的剩余损耗。P,=P一P:一(FR)，一P二一P，一(PR),··················⋯⋯(11)式中:P按5.3.2确定;P:按6.3.1.3确定;(FR)，按6.3.1.1确定;PFE按6.2.3确定;尸f按6.2.2确定;(hR),按6.3.1.2确定。6.3.1.5剩余损耗数据修匀根据剩余损耗与负载转矩成平方关系，用线性回归分析的方法(见附录B和图3)对剩余损耗数据修匀。PL=A丁“+B········。···············⋯⋯(12)式中:T按6.3.1.3确定;A和B是常量，按附录B确定。如果相关系数r小于。.95，删去最差点，重新进行回归分析。如果r增加到)0.95，则用第二次回归分析结果。如果r仍小于。.95，说明试验不符合要求，表明所用仪表或试验读数，或二者均有误差。应查明误差源并改正，重复进行试验(见5.3.2)。6.3.1.6求取负载杂散损耗确定斜率A后，用式(13)计算每一负载点处的负载杂散损耗PLL:尸II-=AT"························⋯⋯(13)式中:T按6.3.1.3确定;A按6.3.1.5确定。6.3.2方法2:推荐负载杂散损耗值用图1曲线确定额定负载时以输人功率P:的百分数表示的负载杂散损耗PLL，图1曲线可用下式表示。PLL一P,X0.025P2簇1kWPLL=P,X[0.025一0.00510g,o(P2)]1kW