GBT20137-2006三相笼型异步电动机损耗和效率的确定方法.pdf

I C S 2 9 . 1 6 0 . 0 1 K2 0 荡 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B / T 2 0 1 3 7 -2 0 0 6 / I E C 6 1 9 7 2 : 2 0 0 2 三相笼型异步电动机损耗和 效率的确定方法 Me t h o d f o r d e t e r m i n i n g l o s s e s a n d e f f i c i e n c y o f t h r e e - p h a s e c a g e i n d u c t i o n mo t o r s ( I E C 6 1 9 7 2 : 2 0 0 2 , I DT) 2 0 0 6 - 0 3 - 0 6 发布2 0 0 6 - 0 8 - 0 1 实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布 GBJ T 2 01 3 7 -2 0 0 6 八E C 6 1 9 7 2: 2 0 0 2 目次 前言 ， ， 皿 1 范 围 ， ， ， ， ， ， ， ， ， 1 2 规 范性引用文件 ， ， ， . ， . . . . . . . . . ， 1 3 术语、 定义和符号 ， ， ， ， . ， . . . ， . . . . . . 1 3 . 1 术语 和定 义 1 “ ， ， ，1 1 ， ， ， “ ， ， ， ， ， ， ， . .， . ， ，. 1 3 . 2 符号 ， ， 1 4 试验要求 ， 2 4 . 1电源 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 2 4 . 2 测量仪器 ， ， ， 3 4 . 3 不确定度限值 ， ， ， ， ， . . . 3 5 试验程序 ， ， ， ， 、 、 ， ， 3 5 . 1 概述 ， 一3 5 . 2 试验前的电机温度 ， ， 。 ， ， ， . . . . . . . . . . . . . . . . ， ， ， ， ， . . . . . . . . . . . . ， . ，3 5 . 3 负载试验 ， ， - 3 5 . 4 空载试验 4 ， ， ， ， . 4 6 效率的确定 ， ， ， ， ， ， ， 一4 6 . 1 概述 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 . 2 空载损耗 ， ， ， ， 。 ， 4 4 6 . 3 负载杂散损耗 ， ， ， ， ， . . . . ， . . 5 6 . 4 基准冷却介质温 度的修正 ， . . . . . . . . ， ， ， 6 6 . 5 效率 ， ， ， - ， ， ， ， ， 一7 6 . 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 ， ， ， ， ， ， ， ， 一1 0 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 1 3 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 / T 2 0 1 3 7 -2 0 0 6 / I EC 6 1 9 7 2 : 2 0 0 2 月 吐吕 本标准等同采用 I E C 6 1 9 7 2 : 2 0 0 2 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。 其中， 6 . 4 . 1 中公式R , =RN 2 3 5 十QN +2 5 一Q 2 3 5 +QN , I E C原文中Q , 为Q . 有误， 应为 Q。 附录C . 1 . 3中公式里的 二 d . , I E C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( S A C / T C 2 6 ) 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 / T 2 0 1 3 7 -2 0 0 6 / I EC 6 1 9 7 2 : 2 0 0 2 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 1 5 0 k W 及以下的电动机。 关于确定效率的其他方法， 见GB / T 7 5 5 . 2 -2 0 0 3 . 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 G B 7 5 5 -2 0 0 0 旋转电机定额和性能( i d t I E C 6 0 0 3 4 - 7 : 1 9 9 6 ) G B / T 7 5 5 . 2 -2 0 0 3 旋转电机( 牵引电机除外) 确定损耗和效率的试验方法( I E C 6 0 0 3 4 - 2 : 1 9 7 2 , 包括 1 9 9 5年第 1 号修改和 1 9 9 6年第 2 号修改， I D T ) I E C 6 0 0 4 4 ( 全部) 仪用互感器 I E C 6 0 0 5 1 - 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 I E C 6 0 2 7 9 带电测量交流电机绕组电阻 3术语 、 定义和符号 3 . 1 3 . 1 3 . 1 3 2 术语和定义 本标准采用GB 7 5 5 -2 0 0 0 , G B / T 7 5 5 . 2 -2 0 0 3 及下面给出的术语和定义 1 铁耗c o r e l o s s e s 有效铁心中的损耗及其他金属件中空载杂散损耗之和 2 负载杂散损耗 s t r a y - lo a d l o s s e s a ) 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: I E C 6 1 9 7 2 标准称这项损耗为负载附加损耗。 符 号 c o s gp -功率因数 f - 电源频率 线 电流 I o 空载线 电流 GB / T 2 0 1 3 7 -2 0 0 6 / I E C 6 1 9 7 2: 2 0 0 2 ( I R) 空载定子绕组损耗 ( I 2 R ) , 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 2 5 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2 5 时的转子绕组损耗 k a -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 P 2 N 额 定输出功率 P e e 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2 5 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 2 5 时的转差率 T 修正过的转矩 T d 转矩测量装置的转矩读数 T a o 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 B c 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 0 1 -绕组初始温度 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 A 6 . 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 - P K 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 F E (1) 其 中 ( P R) o = l . 5 端 R o - ， ( 2) 式中 : P o , I 。 和 R 。 按 5 . 4确定。 G B/ T 2 0 1 3 7 -2 0 0 6 / I E C 6 1 9 7 2: 2 0 0 2 6 . 2 . 2风摩耗 空载试验中( 见 5 . 4 ) 对 5 0 %额定电压及以下各电压点， 按 6 . 2 . 1 计算的恒定损耗 P K ， 对电压平方 ( U o ) 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 6 0 %和 1 2 5 0 0 额定电压之间的各电压点， 按6 . 2 . 1 所述计算恒定损耗P K . P K对电压U o 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co 甸 zZ IR CO S9 ) + (2 IR sin p ) z (3 ) 式 中: 尸1 C O S甲 =一 二 , l 3 Ul (4 ) s i n T= 了1 一C o s 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 P K ， 从 P K中减去风摩耗 P , ， 即为铁耗: 尸F E= 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( P R) , W R) , =1 . 5 h R (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( P R) , ( I R ) ， 一 P 一( T R ) ， 一P F E 1 S ( 8) 其中: s二1 一n p / f ( 9) 式 中: P f和 n按5 . 3 . 2 确定; ( I R) ， 按 6 . 3 . 1 . 1 确定; P F E 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= 2 nT n (1 0) 式中 : T =兀+k d ( 见4 . 2 . 3 ) ， 其中k d 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 G B/ T 2 01 3 7 - 2 0 0 6 / I E C 6 1 9 7 2: 2 0 0 2 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( F R) ， 一P 二一P ， 一( PR ) , ( 1 1) 式 中: P 按 5 . 3 . 2确定; P: 按 6 . 3 . 1 . 3确定 ; ( F R ) ， 按 6 . 3 . 1 . 1 确定; P F E 按 6 . 2 . 3确定; 尸 f 按 6 . 2 . 2 确定; ( h R ) , 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 。 P L =A丁 “ +B 。 (1 2) 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 。 . 9 5 ， 删去最差点， 重新进行回归分析。如果 r 增加到)0 . 9 5 ， 则用第二次回 归分析结果。如果 r 仍小于 。 . 9 5 ， 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( 1 3 ) 计算每一负载点处的负载杂散损耗 P L L : 尸 I II-= AT (1 3) 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 P L L ， 图 1 曲线可用下式 表示 。 PL L 一P, X0 . 0 2 5 P2 簇1 k W P L L =P , X 0 . 0 2 5 一0 . 0 0 5 1 0 g , o ( P 2 ) 1 k WP , 1 0 0 0 0 k W PL L =P, X0 . 0 0 5 P2 )1 0 0 0 0 k W 认为非额定负载的负载杂散损耗与定子电流平方和空载电流平方之差成正比变化 6 . 4 基准冷却介质温度的修正 6 . 4 . 1 修正后的定子绕组损耗 将额定负载热试验确定的定子绕组电阻R、 换算到基准冷却介质温度为 2 5 时的数值， 用以求取 修正后的各负载点定子绕组损耗 ( I R ) ， 一 1 . 5 I 2 R, (1 4) 式 中: I 按 5 . 3 . 2 确定; R ， 是按 5 . 3 . 1 确定的电阻用下式换算到基准冷却介质温度为 2 5 时的数值; R,= RN2 3 5 +入 + 2 5 一B l 2 3 5 + O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 5 ) 原 文 为 k， 有 误 ， 应 为 0 GB / T 2 0 1 3 7 -2 0 0 6 / I E C 6 1 9 7 2 : 2 0 0 2 6 . 4 . 2修正后的转子绕组损耗 将每一负载点测得的转差率换算到基准冷却介质温度为 2 5 时的数值， 用修正后的定子绕组损耗 ( 见 6 . 4 . 1 ) ， 按 6 . 3 . 1 . 2 方法， 求取修正后的各负载点转子绕组损耗。 ( F R ) ,， 一仁 P , 一( I R ) ,， 一PF E J s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 6) 式 中: P , 按5 . 3 . 2 确定; ( h R) ， 按 6 . 4 . 1 确定; P F E 按 6 . 2 . 3 确定; 、 ， 是用式( 1 7 ) 换算到基准冷却介质温度为 2 5 时的转差率: s :一 ( R, / RN ) (1 7) 式 中: ， 按 5 . 3 . 2确定; R， 按 6 . 4 . 1 确定; Rh按 5 . 3 . 1确定。 6 . 4 . 3 修正后的输出功率 每一负载点修正后的输出功率等于测得的输人功率减去修正后的电动机总损耗。 P i=P , 一P -一( FR ) . 。 一P F E 一P , 一( P R ) (1 3) 式中 : P , 按 5 . 3 . 2确定; P -按6 . 3 . 1 . 6 ( 方法 1 ) 或 6 . 3 . 2 ( 方法 2 ) 确定; ( I R) ,， 按 6 . 4 . 1 确定; P F E 按6 . 2 . 3确定; 尸 按6 . 2 . 2确定; ( F R ) , 按6 . 4 . 2 确定。 6 . 5效率 用式( 1 9 ) 计算 5 . 3 . 2中各负载点处以百分数表示的效率 7 : 。 一 P , X 1 0 0 厂1 . . . . . . . . . . . . . . (1 9) 式 中 : P , 按 6 . 4 . 3确定; P: 按 5 . 3 . 2 确定 6 . 6 指定负载点的效率 6 . 5 确定的效率值对修正后的输出功率( 见 6 . 4 . 3 ) 作曲线图， 从曲线图上可确定指定负载点的效 率值 。 注:为了精确地确定每一负载点的效率， 推荐在绕组中安装热敏元件测温。 GB / T 2 0 1 3 7 - 2 0 0 6 / I E C 6 1 9 7 2: 2 0 0 2 以 输 入 功 率 百 分 数 3 表示的负载杂散损耗 ( P +/ P , ) x I 0 0 : 吧 : :1:一 一 : :。二。 J二沪 一I 一 。一 :， 令 看 洲 一 。.“.。介 一 兮 . 、 . J U . 1 . . J U 二 . -二 . J U . : : : : : : 雌 一 话 挂a .nu 一， 全 一一一 一 t o 1 0000010 000100 000 额定输出P , / k w 图 1 负载杂散损耗推荐值( 方法2 ) GB/ T 2 0 1 3 7 -2 0 0 6 / I E C 6 1 9 7 2 : 2 0 0 2 空 载 拐 耗 / w R , = r一( ) R ) o U( 电 压) 2 / v 2 图 2空载损耗的确定 ( 见 6 . 2 ) ( 示例) 负载 杂散损 耗 / W ( 转矩 ) z / ( Nm ) 图 3负载杂散 损耗修 匀( 见 6 . 3 .1 . 5 ) ( 示例) G B/ T 2 01 3 7 -2 0 0 6 / I E C 6 1 9 7 2: 2 0 0 2 附录A ( 资料性附录) 计算电动机效率的推荐格式 项 号试验项目 试验依据 123456 方 法 1方 法 2 1 输入功率P , / WS . 3 . 25 . 3 . 2 2 定子绕组损耗( I R ) , / W 6 . 3 . 1 . 1 3 铁耗 尸 二/ W 6 . 2 . 36 . 2 . 3 4 风摩耗 P , / W 6 . 2 . 26 . 2 . 2 5 转子绕组损耗( I R) , / W 6 . 3 . 1 . 2 6 负载杂散损耗 尸 , , / W 6 . 3 . 1 . 66 . 3 . 2 7 修正后的定子绕组损耗( PR )/ W 6 . 4 . 16 . 4 . 1 S 修正后的转子绕组损耗( I R) r / W 6 . 4 . 26 . 4 . 2 9 修正后的输出功率 P , / W 6 . 4 . 36 . 4 . 3 1 0 效率 p / 6 . 56 . 5 GB / T 2 0 1 3 7 -2 0 0 6 / I EC 6 1 9 7 2 : 2 0 0 2 附录B ( 资料性附录) 线性 回归分析 B . 1 概述 回归分析的目的是找出两组变量之间的数学关系， 以便能用一组变量值预测另一组变量值。线性 回归分析认为， 如果这两组变量是线性相关， 将这两组变量的诸配值对( x , , y) 画成图， 这些点近似与一 条直线吻合， 用相关系数( r ) 表明这些点与直线的吻合程度。 B ， 2 程序 B . 2 . 1 数 据准 备 应完成下表 线性回归分析数据表 序 号 T 2 P L ( 丁2 ) l ( PL ) Z PL 义 Ta 1 2 3 4 5 6 名EE EE 表中 : T按 6 . 3 . 1 . 3 确定的输出转矩; P L 按6 . 3 . 1 . 4 确定的 剩余损耗 B . 2 . 2 确定斜率 A 用 B . 2 . 1 数据表中的数据按式( B . 1 ) 计算斜率 L 又( P L T ) 一艺P L 艺1 1 7 又( T 2 ) 2 一( 又护) I 式中 : 2 是负载试验总点数 B . 2 . 3 确定截距 用B . 2 . 1 数据表中的数据， 按式( B . 2 ) 计算截距: _夕P,又T 乃=一 八 戈! (B. 1 ) (B. 2 ) GB / T 2 0 1 3 7 -2 0 0 6 / I EC 6 1 9 7 2: 2 0 0 2 B. 2 . 4确定相关系数