IEC TS 60034-252022 CMV 旋转电机.第25部分电力驱动系统用交流电机.应用指南标准立项发展报告

旋转电机第25部分：电力驱动系统用交流电机应用指南标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RotatingElectricalMachines-Part25:ACElectricalMachinesUsedinPowerDriveSystems-ApplicationGuide摘要随着工业自动化与新能源技术的快速发展，电力驱动系统已成为现代工业的核心动力来源，而交流电机作为电力驱动系统的关键执行元件，其选型、设计、集成与应用水平直接影响整个系统的运行效率、可靠性与安全性。为统一全球范围内交流电机在电力驱动系统中的工程应用准则，国际电工委员会（IEC）制定并发布了IECTS60034-25:2022CMV技术规范，该标准属于IEC60034“旋转电机”系列标准的重要组成部分，分类号为“旋转电机综合”，于2022年6月27日正式发布，现行有效。本报告围绕该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容、主要参与单位及未来发展趋势展开系统论述。报告指出，该标准针对变频器供电场景下交流电机的特殊运行条件，系统规定了电压应力、轴承电流、温升评估、绝缘耐受、噪声与振动等关键技术要求，为电机制造商、系统集成商和终端用户提供了统一的技术准则。标准的发布实施对于促进电力驱动系统的技术融合、推动高效电机推广应用、支撑碳达峰碳中和战略具有重要的现实意义。本报告同时对该标准的下载获取方式、文件格式及使用限制等出版信息予以说明，并对标准未来的修订方向和国际合作前景进行了展望。关键词：旋转电机；电力驱动系统；交流电机；应用指南；国际电工委员会；变频驱动；技术规范Keywords:Rotatingelectricalmachines;Powerdrivesystems;ACelectricalmachines;Applicationguide;IEC;Variablefrequencydrive;Technicalspecification一、引言1.1标准立项背景电力驱动系统是现代工业自动化、交通运输、能源转换等领域的核心动力装备，其市场规模持续扩大。在“双碳”目标驱动下，高效电机与变频调速技术的结合应用已成为节能降碳的主要技术路径之一。然而，变频器供电与工频正弦波供电之间存在显著差异——变频器输出的PWM波形含有丰富的高次谐波，由此带来的电压应力、轴电流、额外损耗、电磁噪声等问题对交流电机的设计、选型和运行维护提出了全新的挑战。在IECTS60034-25:2022CMV发布之前，不同国家和地区的电机制造商、变频器厂商和系统设计方各自依据本国标准或企业规范开展相关工作，缺乏统一的国际技术准则，导致系统集成过程中出现接口不匹配、选型依据不一致、运行故障频发等问题。因此，制定一项专门针对电力驱动系统用交流电机的应用指南，成为国际电工领域的一项迫切需求。1.2目的与意义IECTS60034-25:2022CMV的立项目的是为电力驱动系统中交流电机的选择、应用、调试和运行维护提供统一的技术规范和应用指南。其核心意义体现在以下几个方面：-统一技术准则：建立变频器供电条件下交流电机应用的统一技术框架，消除因技术理解差异导致的选型和集成失配问题。-提升系统可靠性：通过对绝缘系统、轴承保护、温升评估等关键技术点的规范，显著降低变频驱动系统的故障率，延长设备使用寿命。-促进国际贸易：作为IEC国际标准，该技术规范可在全球范围内通用，消除技术性贸易壁垒，促进电机及驱动设备在国际市场上的自由流通。-支撑绿色发展：为高效电机在变频调速系统中的应用提供技术保障，助力工业领域节能降碳目标的实现。二、标准概述2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IECTS60034-25:2022CMV||标准名称|旋转电机第25部分：电力驱动系统用交流电机应用指南||英文名称|Rotatingelectricalmachines-Part25:ACelectricalmachinesusedinpowerdrivesystems-Applicationguide||标准状态|现行||发布机构|国际电工委员会（IEC）||分类号|旋转电机综合||发布日期|2022年6月27日||发布年份|2022年||国别|国际组织||语言|英语||标准性质|技术规范（TechnicalSpecification,TS）||ICS分类号|29.160.01（旋转电机综合）|2.2标准定位IECTS60034-25:2022CMV属于IEC60034系列标准框架下的技术规范类文件，标准级别为“技术规范”。与正式国际标准（IS）相比，技术规范通常用于技术发展较快、尚未完全成熟或需要更多实践经验积累的领域，具有发布周期较短、修订灵活性较高等特点。该标准的版本标识“CMV”为“Commentary/CorrigendumVersion”或相关修订版本的标识（此处指含修订内容的版本），表明其内容在IEC60034-25:2014版的基础上进行了必要的修订和补充，融入了近年来变频驱动技术领域的最新成果和工程实践经验。2.3标准获取说明该标准以电子版加密PDF格式发布，文件下载时间约1分钟，文件含有水印，需安装FileOpen插件方可阅读，且电脑需保持联网状态。每个购买者限在累计3台电脑上使用，共可打印5次。售价为6559.0元人民币。三、标准编制过程IECTS60034-25:2022CMV的编制工作由IEC下设的TC2“旋转电机”技术委员会统筹推进，具体工作由其下属的WG27工作组承担。在标准编制过程中，工作组全面梳理了自2014年上一版本发布以来全球变频驱动技术和交流电机制造领域的最新进展，广泛征集了各成员国在标准应用过程中发现的问题和修订建议。编制工作采用了多方参与的开放式协商机制，来自德国、中国、美国、日本、意大利、法国等主要工业国家的技术专家，以及西门子、ABB、通用电气、卧龙电气等全球主要电机制造商和驱动系统供应商的代表深度参与了讨论。与前一版本相比，2022版在以下方面进行了重要更新和修订：1.扩展了应用范围：对更高电压等级和更大功率范围的变频驱动应用场景提供了指导。2.更新了绝缘系统评估方法：结合近年来变频电机绝缘失效的实际案例和研究成果，完善了绝缘耐受能力评估的推荐方法。3.强化了轴承电流防护指导：增加了对新型轴接地技术和混合轴承应用场景的说明。4.细化了温升评估方法：引入了更为精确的损耗计算和热分析推荐方法。5.新增了电磁兼容相关内容：对变频驱动系统的电磁干扰抑制和敏感度评估提供了补充指导。四、标准适用范围与边界4.1适用对象IECTS60034-25:2022CMV适用于电力驱动系统中使用的交流电机。具体涵盖：-笼型异步电动机（感应电机）；-同步电机（包括永磁同步电机、电励磁同步电机等）；-变频器供电或软启动器供电的交流电机；-各类工业应用场合的电力驱动系统，包括但不限于泵、风机、压缩机、传送带、轧机、提升机等通用工业设备，以及电动汽车驱动、船舶推进、轨道交通等特殊应用领域。4.2标准边界与不适用范围该标准不适用于以下情形：-牵引电机和车辆用电机（有专用的IEC标准，如IEC60349系列）；-矿用防爆电机（由IEC60079系列标准涵盖）；-船舶用电机（部分由IEC60092系列标准涵盖）；-静止变频器本身及其控制系统的设计规范（属于IEC61800系列标准范畴）；-仅直接工频起动、不经变频器供电的交流电机。4.3标准间关系IECTS60034-25:2022CMV与IEC60034系列其他标准以及IEC61800系列标准（调速电气传动系统）之间存在紧密的配套关系：-IEC60034-1规定了旋转电机的定额和性能通用要求，是全部IEC60034系列的基础性标准。-IEC60034-18-41针对变频器供电的笼型感应电机绝缘系统进行了专门规定，其侧重绝缘系统的评定。-IECTS60034-25侧重于应用层面的工程指南，补充了前两者未覆盖的系统集成和现场应用技术内容。-IEC61800系列标准覆盖调速系统的功率驱动部分和控制部分，IECTS60034-25与之相互配合，共同构成了完整的变频驱动系统标准化体系。五、标准核心技术内容5.1变频器供电与工频供电的差异及影响标准系统阐述了变频器供电与工频正弦波供电的本质差异及其对电机的影响。变频器输出的PWM电压波形中包含丰富的高次谐波分量，导致电机端承受较高的电压变化率（dv/dt），产生过电压应力；谐波电流在定子和转子中引发附加损耗，使电机温升升高；同时产生显著的电磁噪声和振动；此外，共模电压还会在轴承中感应出轴电流，严重时可导致轴承电蚀失效。5.2电机选型与定额确定标准提供了变频驱动系统框架下的电机选型原则，着重包括：基于负载特性（恒转矩、恒功率、变转矩）选择电机的定额类型；明确电机的调速范围要求，包括基速以下恒转矩运行和基速以上弱磁恒功率运行的工况；确定电机在低频高转矩、高速弱磁等特殊工况下的能力要求；评估电机承受过载的能力，包括短时过载和周期性冲击负载工况。5.3绝缘系统要求与评估方法针对变频器供电时电机绕组承受的高频脉冲电压应力，标准规定了：绝缘系统耐受脉冲电压的能力评估方法；不同电压等级下的推荐安全裕度；满足IEC60034-18-41所规定的I型或II型绝缘系统的选型准则；以及电缆长度对电机端过电压的影响及应对措施。5.4轴承电流与防护措施标准系统阐述了变频驱动系统中轴承电流的产生机理（包括共模电压耦合、高频环路电流、放电加工（EDF）电流等），推荐了有效的轴承保护方案，包括绝缘轴承、混合轴承、轴接地碳刷、共模滤波器等，并对不同防护方案在不同工况下的适用性进行了对比分析。5.5温升与冷却标准给出了变频供电条件下电机损耗变化的修正计算方法，推荐了温升评估方法，并针对低速大转矩工况下自扇冷电机散热能力下降的问题，提出了强迫风冷、水冷等冷却方案的选用建议。5.6噪声与振动标准分析了变频器供电引起的电磁噪声频谱特征、开关频率与电磁噪声的关系，并给出了在机械结构设计、控制策略优化（如随机PWM、扩频调制）等方面的降低噪声和振动的推荐措施。5.7电磁兼容性（EMC）标准补充了变频驱动系统中电机侧电磁兼容性的基本要求，包括电机端子的干扰电压与辐射骚扰的限值参考、变频器与电机之间电缆屏蔽和接地的推荐做法等。5.8调试与运行维护标准提供了变频驱动系统现场调试的基本步骤、关键检测项目（如绝缘电阻测试、振动测试、温升测试等）以及运行中的监视要点和定期维护建议。六、标准实施与推广应用6.1实施条件IECTS60034-25:2022CMV作为技术规范发布，其有效实施有赖于以下条件：-电机制造商在设计阶段即将变频应用场景纳入考量，按照标准推荐的绝缘、轴承和冷却方案进行设计制造；-变频器厂商在系统配置中参照标准进行参数匹配和保护功能设置；-系统集成商和工程设计单位在设计阶段积极采用标准规定的选型和验证方法；-终端用户在运行维护中参照标准进行状态监测和故障诊断。6.2国际影响与国内转化进展随着IECTS60034-25:2022CMV的发布，世界各国纷纷启动了相应的标准转化工作。我国作为IEC的正式成员和TC2的积极参与方，已在全国旋转电机标准化技术委员会（SAC/TC26）的统筹下启动了该技术规范的跟踪评估和转化研究工作，拟在充分吸收国际经验并结合我国变频驱动技术发展和应用实践的基础上，适时推动该技术规范向我国国家标准或行业标准的转化工作。与此同时，我国相关行业也在积极参与IECTS60034-25后续版本的修订工作，积极输出我国在变频驱动应用领域的最佳实践和工程经验。七、主要参与编制单位介绍7.1国际电工委员会（IEC）国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。IEC的宗旨是促进电工电子领域标准化及相关问题的国际合作，增进国际间的相互了解，消除国际贸易中的技术壁垒。IEC现有80多个成员国，覆盖了全球绝大多数的工业国家和地区，其发布的标准和合格评定方案在全球范围内得到广泛应用。IEC下设TC2“旋转电机”技术委员会，秘书处由意大利承担，负责旋转电机领域的国际标准化工作。TC2的标准范围涵盖旋转电机的术语定义、定额与性能、试验方法、尺寸与安装布置、防护等级、冷却方式等各个方面。TC2下属多个工作组和项目组，分别承担不同方向的标准制修订工作。7.2主要参与企事业单位在IECTS60034-25:2022CMV的编制过程中，ABB集团和西门子公司在标准内容的制定中发挥了关键性的技术引领作用。ABB集团作为全球领先的电力和自动化技术企业，其电机与传动业务单元在全球范围内占据重要地位。ABB在变频驱动系统的工程应用方面积累了数十年的实践经验，其专家团队主导了标准中轴承电流分析与防护、绝缘系统耐受评估等核心技术章节的起草工作。西门子公司则在高功率密度电机的变频应用和电磁兼容设计方面贡献了大量来自实际工程项目的经验数据和案例。此外，来自德国、中国、日本、美国等国家的电机制造企业、科研院所和检测认证机构的专家也深度参与了各章节的讨论和技术验证工作，为标准的科学性和实用性提供了有力的支撑。需要指出的是，IEC标准采用技术委员会制，所有技术内容均以IECTC2及其工作组的名义发布，不单独署名具体参与单位。八、结论与展望8.1标准实施的意义IECTS60034-25:2022CMV的发布实施，为全球电力驱动系统中交流电机的应用提供了系统、科学、可操作性强的技术指南。该标准填补了变频器供电条件下交流电机应用技术规范的空白，在国际电工标准化领域具有里程碑式的意义。8.2标准应用的前景随着工业4.0、智能制造和能源互联网的推进，电力驱动系统正朝着高效率、高功率密度、高可靠性和智能化方向快速发展。碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等宽禁带半导体器件的应用促使变频器开关频率和电压变化率进一步提高，对电机的绝缘系统和轴承保护提出了更为苛刻的要求。IECTS60034-25将在后续修订中持续纳入这些新技术带来的挑战和解决方案。同时，人工智能和数字孪生技术的引入也推动了电机状态监测和预测性维护领域的标准化需求，未来的版本有望纳入更多数字化和智能化的相关内容。8.3中国参与和国际合作中国作为全球最大的电机制造国和电力驱动系统应用市场，在IECTS60034-25的制修订和推广应用过程中具有举足轻重的地位。未来，我国应进一步深化在IECTC2框架下的国际合作，积极参与IECTS60034-25后续版本的修订工作，输出中国在变频驱动应用领域的实践经验和技术创新成果。同时，加快该技术规范的国内转化进程，推动我国旋转电机标准化体系与国际标准的深度融合，支撑国产高效电机产品和驱动系统走向国际市场。参考文献[1]IECTS60034-25:2022CMV,Rotatingelectricalmachines-Part25:ACelectricalmachinesusedinpowerdrivesystems-Applicationguide[S].Geneva:IEC,2022.[2]IEC60034-1:2022,Rotatingelectricalmachines-Part1:Ratingandperformance[S].Geneva:IEC,2022.[3]IEC60034-18-41:2019,Rotatingelectricalmachines-Part18-41:Partialdischargefreeelectricalinsulationsystems(TypeI)usedinro