GB T 14481-1993 单相同步电机试验方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准单相同步电机试验方法GB/T 14481-93 Test procedure for single-Phase synchronous machine 1 主题内容与适用范围本标准规定了单相同步电机试验用仪器、仪表的选择，试验前检验及各项试验方法。本标准适用于200kW以下低压单相同步电机(发电机和电动机)，不适用于无直流励磁绕组的单相同步电机(如水磁电机、磁阻电机等)。检查试验和型式试验的项目应按GB755或该类型电机标准的规定。2 引用标准GB 755 旋转电机基本技术要求GB 10069.1 旋转电机噪声测定方法及限值噪声工程测定方法GB 10069.2 旋转电机噪

2、声测定方法及限值噪声简易测定方法GB 10068.1 旋转电机振动测定方法及限值振动测定方法GB 3907 工业无线电干扰基本测试方法3 试验准备3- 1 试验前的准备试验前，应对被试电机装配及接线进行检查，试验线路和设备应能满足试验要求，以保证试验能顺利进行。3. 2 测量仪器选择3.2.1 仪器准确度电测量仪表的准确度应不低于o.5级(兆欧表除夕忡，互感器的准确度应不低于D.2级，直流分流器准确度不低于0.2级，数字式转速测量仪的准确度应不低于0.1%士1个字，转矩测量仪及测功机的准确度成不低于1.0%(宣接测定效率时应不低于Q.5%)，测力计准确度不低于1.0级，温度计的误差在土1(:以

3、内。选择仪器仪表时，应使测量值在合适的示值范围内，以获得较高的测量精度。3. 2. 2 测量要求进行电气测量时应遵循F列要求:a. 对额定电流小15A的电机，除短路(或堵转)试验外，其它试验不应采用电流互感器;b 采用电流旦感器时，接入副边回路的仪表总阻扰(包括连接导线应不超过电流互感器的领定阻抗信:c 试验时，各仪表的读数应同时读取;d 如果仪器仪表误差对电机功率的测量精度产生影响时，应按附录A进行修正。3. 2-3 测量线路国家技术监督局1993-06-28批准1994-02-01实施254 GB/T 1 4481 - 93 采用图1线路测量电压、电流和功率。电压应在电机接线端子处量取。电

4、帆瞩图1电l五友和功率表电压线圈并联电阻RM(O)按式(1)计算:R Rv-Rw M-瓦苟言. (1) 式中，Rv一一电压表回路电阻，队Rwv一一功率表电压线圈回路电阻，.0。电机的实际功率P(W)按式(2)计算2r T2 P=PW士云一. . . . . . . . (2) a、M式中:Pw一一功率表示值，W;U一一一电压表示值.Vo 电机的实际电流按式(3)计算.式，t1 A-一电流表示值.A。1=;:土主?+()2式(2)和式(3)中符号，对发电机取+号，对电动机取一号。电饥功率因数cos萨按式(4)计算2cos户主. . . . . . . . . . . . ( 4 ) r UI 如

5、果电压表和功率表的损耗对电机试验结果的精确度不产生影响时，其损耗可忽略不计。4 绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定4. 1 测挝1电机状态电机各绕组对机壳及相互间绝缘电阻应分别在实际冷状态和热状态(温升试验后n:测量。检查试验时，如无其官规定，绕组的绝缘电阻仅在实际冷状态下测量。测量绝缘电阳时，应同时测量绕组的温度。在实际冷状态下测量时可取周围介质温度作为绕组温255 GB/T 1 4 4 8 1 - 93 度。4.2 兆欧表的选用根据电视绕组的额定电压，按表1选用兆欧表。表1V 电机绕组额定电压U兆欧表IT三三二36100 36时电阻温度系数的倒数。12.2 温升试验时冷却介质温度的测定对

6、采用周围空气冷却的电机，温度计fI分布在电机周围的不同地方，距电机1至2m，温度计球部高度约为电机高度的二分之一，并应防止热辐射和气流的影响。所采用在试验过程中最后四分之A时间内.按相等时间IlJ隔测得的几个温度计读数的平均值.作为温升试验H才的冷却介质温度to0 12. 3 电机绕组和其他各部分温度的测定12. J 1 电机绕纯温度的测定采用12.1.2条规定的电!但法。259 GB/T 14481-93 12.3.2 铁芯温度的测定铁芯温度用温度计测量。12. 3. 3 轴承温度的测定轴承温度用温度计测量。对于滑动轴承，温度计伞放在最接近轴瓦处g对于滚动轴承，温度计放在最接近轴承外圈处。1

7、2. 3. 4 集电坏、极靴、阻尼绕组温度的测定电机停转后，立即用点温汁测量集电环、极毗、阻尼绕组的表面温度，取测得的最高值作为集电坏、极靴、阻尼绕组的前面度。12.4 电机断能停转后所测得数据的修lE12.4.1 用电阻法测量断能停转后的电机绕组祖度时，要求在温升试验后尽快使电机停转。电机断能后如能在表3给出的时间内测得第一点读数，则以此读数计算电机的温升而不需外推至断能瞬间。表3电机的额定功率P，kW或kVA断能后间隔的时间，SF毛5030 50芋，再重新整定电压。在整个稳态电压调整率试验过程中，电压整定装置应固定不变。试验时应保持功率因数不变，将负载从苓逐渐增加到额定功率，再从额定功率逐

8、渐减小到零，测量得点电压。在型式试验时，逐点的负载变化约为25%额定功率，在检查试验时，测量点可按经验酌情减少。试验时原动机的转速变化率规定为5%(即空载时为105%额定转速，满载时为额定转速).并且假定从全载李满载转速变化率与负载变化率成线性关系。若原动机转速变化率小于5%而另有规定时，应按规定值试验。在测定热态电压调整率时，允许重新整定空载电压。根据发电机励磁系统的不同类型以及不同的运行方式，稳态电压调整率8stu可按式(9)或式(10)计势，公式成根据专业标准或技术条件规定选用。8.i-N 山=一亏了-X100%. . . . . . . (9) N 式中:U，从空载至额定负载与UN相差

9、最大的稳态电压V ; U, 额定电压.V，I.-11一-tu =士J旦巳1- 11 X 100 % u H (10) 2UN 式中.UR飞时又一一规定条件下，负载自宅载至满载之间变化时，电压(有效值)的最大值，V;IYmln 规定条件f.负载自全载歪满载之间变化时，电压(有效值)的最小值.Vo 14. 3 冷热态电压变化的测定试验时，先将发电机调节主巨额定L作状态，将电压整定装置固定不动，保持额定频率、额定功率及领261 GB/T 14481-93 定功率阴数运行.从冷态至实际热稳定状态时的电压偏差，NIl为发电机的冷热态电压变化值。试验时，环城温度的变化应不大于lOK。15 效率的测定电机效

10、率nf用直接法或间接法(损耗分析法)测定15. 1 直接法15. 1. 1 电功率和机械功率的测定直接测定效率时，电功率用瓦持表测量，机械功率用测功机或转矩测量仪(包括转速测量)测量。为保证测量的精度，在电功率的测量中，电压接线应接到被试电机出线端上，以避免外接导线损耗it入电功率中。在机械功率的测量中，在额定转速时，测功机的功率应不大于被试电机额定功率的川岛转矩测量仪的标称转矩，应不大于被试电机额定转短的2倍。15. 1- 2 试验方法电机应在额定频率、额定功率和额定功率国数下运行。电机达到热稳定状态后，改变电机输出功率，测定电机的屯功率、机械转矩、转速(或频率)及流经各绕组的电流，读取79

11、点。停机后，应迅速测定各绕组电阻及冷却介质温度，并用外推法求得各绕组断能瞬间的电阻值。15. 1. 3 输入功率的修正及效率的求取15.1.3.1 发电机输入功率的修正及效率的求取a 输人转矩的求取用调l功机或转矩测量仪测量输入转矩T，(N m)。试验前，应将测功机作空载电动机运行时的示值调整为:茶，或原动机拖动转矩测量仪(脱离发电机)运行时转矩测量仪的示值调整为零。b. 各绕组/R损耗的修.二轩试验时，冷却介质温度在20C到剖C范围内，绕组的/R损耗不作修正，否则各个绕组的IR损揉按式(11)换算到冷却介质温度为25C时的数值。式i:!:J.t，一备绕组的温升值，K;K十缸，十251. (1

12、m, ) 25 = 2.一一一-一一一一(liR，)_. (11) K十岛，十toK 常数。对铜绕组为235，对铝绕组，除另有规定外应采用225;/，一电机在额定工作状态干测得的各个绕组的电流值，包括:电枢电流、励磁电流、辅助绕组电流等，A;R, 各个绕组修正到断能瞬间的电阻值，n;t 试验时的冷却介质混度，C ., c 输入功率的修正输入功率报式(2)计算:IBTu-nN 1:一-p-x103HH. . . .咽. . (2) 9. 55 式中:1飞输入功率，W;nN 锁定转速，r/min;Tr 转矩测量值，N mo 修正后的输入功率P，(W)按式(13)计算zP , = I, + 1.(l

13、i R;) - 1. (1 R,) .00_., . (1 3) d. 效率的求取效率按式(14)十37P。VZFf10附. . . . . . . . . . .(14) 262 GB/T 14481-93 式巾:P2发屯村L输出功率.W0 作发电机输出功率只与效率平的关系曲线，即吁从曲线上求出对应于额定输出功率的效率。15. 1. 3. 2 电动机输入功率的修正及效率的求取a 输出功率的求取使用测功机、转矩测量仪测量输出转矩时，应先按式(15)迦行Jx摩耗转矩Tfw(N m)的修正。Ttw955(PI-2Po) =一一一一丁-Td . . . . . . (15) n.，X10一式中，P1

14、一一电动机在额定电压J-仅驱动测功机或转矩测量仪时的输入功率。此时，测功机的电枢和励磁|可路均应开路，转矩测量仪陇与负载器械脱离，W;P，-额定电压下被试电动机的需载输入功率.W(此试验中励磁电流应与测定P1时相同); Td一一测量Pj时测功机或转矩测量仪的转矩值，Nmgh 电动机额定转速，r/mino修正后的电动机输出转矩1c接式(16)计算。T ,=T,+T,. . . . . . . . (1 6) 式中21一一电动机额定工作状态时测得的输出转矩值，N mo 则输出功平、P2(W)按式(17)计算P Tm-nM ，-一一;X 10 . (1 7) 9. 55 b. 各绕组IiR，损艳的修

15、正按15.1.3.1.b条1式(11)计算。c 输入功率的修正修II后的输入功率p，(W)按式(18)计算P j = Pj - Z(J! R，)十Z(J!R.). . . . . .(18) d 效率的求取效率按式(19)计算zFtxM . (川式中:P2一一电动机输出功率，W, 作屯动机输出功率与效率的关系曲线，可从曲线仨求出对应于额定输出功率时的效率。15, 2 效率的间接测定法采用间接法(llP损耗分析法)确定电机效率，应分别测定或计算下列各项损耗。15. 2. 1 恒定损糙凡，包括za 铁损耗(包括空载杂散损耗)Pfe; b. 机械损耗Pw。15. 2. 2 电枢绕组R损耗P叩15.

16、2. 3 励磁损耗I飞，包括2a. 励磁绕组R损耗P山r; b 周i磁电阻器损耗PR;C. 电刷电损耗p，; d. 白带周j磁装置的损耗Pe; e. 辅助绕组的IR损耗;263 G/T 14481-93 f. 励防机损耗I气。15.2.4 杂散损耗除恒定损耗、时J磁损耗及电抠绕组IR损耗以外的损耗。15.2.5 温度的换:n为确定各绕组的IR损艳，绕组的直流电阻应按式(20)换算到对应于电机铭牌上标明的绝缘等级的某准工作温度时的数值2tt k+tw w-玄丰王RI _.- . . . . . . . . . (20) 式中zIfw基准工作温度时绕组直流电阻值，0;R, 在实际冷状态下绕组的直流

17、电阻值，0;tl 测量儿时的绕组温度，C ; tw 基准T作温度，c ;对于A、E、B级绝缘为75.C，对于F、H级绝缘为115C;k 常数，对铜绕组取235，对铝绕组，除另有规定外应采用225。15.2.6 恒定损耗P。的测定a 空载发电机法:被试电机作空载发电机运行，励磁电流由独立的直流电源供给。使用功率合适的测功机或者标称转矩合适的转矩测量仪测定被试电机输入功率。试验时，将被试电机拖动到额定转速运行，待轴再E摩擦损耗和电刷摩擦损耗稳定后，在发电机不同电压下量取原动机的输出转矩，建议从130%额定电L五起，逐步降至可能达到的最低电压，均匀地量取7-9点读数。按15.1.3.1中式(12)计

18、算被试电机在对应电压下的恒定损耗(P0)。作恒定损耗与电压标么值平方的关系曲线，见图5。对应于的。/f儿)2二o11才的损耗即为被试电机的机械损耗PJW对应(U，!UN)=l日才的损耗即为额定电压下的恒定损耗，工者之差为被试电视在额定电压时的铁耗PfeCP 一-。阁51. 0 dpLT U帽b 空载电动机法将被试电机接到额定频率，电压口J调的稳定电抑、上作空载电动机(他励运行(对不能自起动的被试电机应采取合适的辅助措施起动)。调节被试电机的励磁电流使电枢电流为最小，待轴承摩擦损耗和电刷摩擦损耗稳定后，在不同电压下测量输入功率P，及电枢电流10。建议从130%额定电Lt起.逐步降李电机尚不致于失

19、步的最低电压，均匀地量取7-9点读数。在电机断能停转后迅速测茧电缸绕组的直流电i握。被试电机在对应电压下的恒定损耗P。按式(21)计算:P o=P，一102RH. (21) 式中zPl一一被试电机的输入功率，W;I。电枢电流，Ai 扎一电机断能停转后测量的电枢电阻，00f:tli定损耗与电压标么值平方的关系曲线，见图(5)。将曲线的在线部分延长与纵轴相交，交点的纵26. GB/T 1 44 81 - 9 3 坐标值即为机械损耗lw，M应于(Uo/U)2=1的损耗即为额定电压下的恒定损耗，二者之差即为被试也机额定电!五1的铁耗PFeO15. 2. 7 电抠绕组IR(Wl损耗按式(22)计算:pm

20、zIJRaw (22) 式中，IN-额定电w电流，A;R.w 基准工作温度时电枢绕组的直流电阻值，0。15. 2. 8 励磁损耗的求取励磁损耗川等于下述a、b、c、d、e、f各项损耗之和。a. 励磁绕组的IR(W)损耗按式(23)计算:P cuf = IrNRfw . . . . . . . (23) 式中:IfN额定励磁电流，A;Rrw 基准工作温度时励磁绕组的直流电阻值，00b. 励磁电阻器损耗PR(W)楼式(24)计算:PR=IR UR. . . . . . . . (24) 式中zIfR-一一额定工作状态时，流经电阻器的电流，A;UR 电阻器流过IR时产生的压降.V 0 电时1)电损耗

21、R，(W)按式(25)计算:l, =21N !U, . . . . . (25) 式中=I川一一额定励磁电流.A;6U. 电刷上的压降，对碳石墨、石墨及电化石摄电刷.!，U，= 1V;对金属石墨电刷.!U.=Q.3V。d. 自带励磁装置的损耗Pu(W)整流元件的电气损耗P，(W)按式(26)计算:Pz= i:J.U, 1 . . . . . . . (26) 式中:6.U，-整流元件的工作压降，V;I一一整流装置的输出电流.Ao励磁装置中电抗器、电流互感器等各部分的铁耗口I按设计值计算，IR(W)损耗以在额定工作状态时流经该绕组的电流平方乘以该绕组在基准工作温度时的电阻分别计算。e. 辅助绕组

22、的IR(W)损耗以在额定工作方式时流经该绕组的电流平方乘以绕组在基准工作混度时的电阻计算。f. 励磁机损耗P，自口励磁机不是由被试电机本身拖动，且为被试机专用，则此项损艳为零。如励磁机可从被试电机轴上拆下，单独进行试验时，该励磁机的损耗应按有关的试验方法标准单独jlf行测定。如励磁机不能拆F.其损耗可依照该类型电机的损耗分析法确定，但巳计入在被试电机中的机械损耗不应再汁入。15.2.9 杂散损耗P，(W)的测定采用间接测量的方法确定杂散损耗。电机在额定工作状态下运行达到热稳定后，测量被试电机的电功率，机械转矩及各绕组的电流，测5至7点i主数，然后迅速断能停机，测定各绕组电阻以及冷却介质温度，并

23、用外推法求得各绕组断能瞬间的电阻值。按15.1.3.1中式(12)及15.1.3.2中式(15)、式(6)、式(17)求得修正后的机械功率，则测得输入265 GB/T 14481-93 功率与输出功率之差即为被试电机的总损耗。电机各部分的损耗按下述方法求取。a. 恒定损耗由15.2.1条确定。b. 各个绕组的IR损耗，以在锁定t作状态时流经该绕组的电流平方乘以该绕组外推到断能瞬间的电阻值计算。 其它励磁损耗(励磁部分绕组IR损挺除外)按15.2.8中b、c，d条确定。负载杂散损耗P，等于总损耗减去上述ab，c三项损耗。作P.与负载电流关系曲线，由曲线上求得额定电流时的P.，15.2.10 电机

24、效率的求取总损耗2P(W)按式(27)计算g2.P=PF，+P，.+P，.+Pf十P. . . . . . (27) 效率按式(28)或式(29)计算z式中zPz输出功率，W , 式中:P，-输入功率，W, (_ 2.P I 对发电机g甲一11一一一-lx100YHH-HHHH-. (28) -Pz+2.p! 对电动机:1= ( 1 芸)x叫作甲与P，的关系曲线，求取额定负载时的效率。16 超速试验如无其他规定，超速试验允许在冷态F进行，试验可选用原动机拖动法或电动机法(提高电源频率)。试验时，将被试电机的转速提高到1.2倍额定转速或该类型电机标准中规定的转速，历时2min。试验后应仔细检查电

25、机转动部分是否有损坏或产生有害变形，紧固件是否松动以及其他不正常现象。17 噪声的测定按GB10069.1、GB10069.2进行。18 振动的测定按GB10068. 1进行。19 端子无线电干扰电平的测定按GB3907进行。20 过载试验过载试验时电机处于热稳定状态下，保持额定频率、额定功率因数不变，电枢电压尽可能接近额定值。过载数值及试验时间按该类型电机标准规定。在规定的试验时间内，发电机及励磁系统装置应不发生任何异常情况。21 偶然过电流试验同步发电机在进行偶然过电流试验时，应处于接近工作温度的热状态。试验时应迅速调节发电机的电枢电流至额定值的150%，过电流历时308，此时发电机的频率

26、为额定值，电枢电压尽可能接近额定266 G/T 14481-93 值。试验过程中，若被试电机发生冒烟，异味和有害变形等异常情况时.应立即停止试验。22 短路机械强度试验本试验系破坏性试验，试验前必须仔细检查电机装配及安装质量，如电枢绕组端部绑扎是否牢固;转子紧回螺母是否旋紧;电机基础是否处于良好状态;n点脚螺栓及螺母是否旋紧等。试验前，应测定绕组对机壳的绝缘电阻。在进行突然短路时，不允许有人员留在被试电机、短路开关及引线附近，以保证人身安全。试验时电视应接近王作温度，如无其他规定，试验应在电机空载而励磁(他励)相应于1.05倍额定电压F进行，短路共历时380试验后，也机应不产生有害变形且能承受

27、耐电压试验。23 堵转电流和堵转转矩的测定23. 1 堵转试验试验前，应尽可能事先用低电压确定对应于最大堵转电流和最小堵转转矩的转子位琶，并将转子堵住。试验时，电机励磁回路的接线方式应和实际使用时的起动接线方式一致。励磁回路中所需接入的起动电阻值在有关被试电机的技术条件中无规定时，宜为10倍励磁绕组的电阻值。将电源电压调整到额定值的20%以f，接入被试电机，保持额定频率不变，尽快地升高电源电压，使电枢电流为额定值的200%左右，(若该电机产品技术条件有特殊规定时，则按规定的电枢电流施加)，并迅速同时读取电枢电压、电枢电流、输入功率或转矩的稳定读数，然后逐渐降低电源电压。用上述同样方法共读取自9

28、点，其中在最大电流至额定电流范围内应均匀测取不少于4点读数。如无法实测转矩时，当测完最后点读数并切断电源时，应立即测量电枢绕组的直流电阻值。为f蹬兔电机过热，试验必须从速进行。23. 2 堵转电流和堵转转矩的确定根据试验数据，绘制电枢电流与电枢电压的关系曲线，如图6所示，并将电流电压曲线上的最高试验电压处顺曲线的宣线部分延长，与横轴交于电压V点。, 1. y , , 。U U. U. U. 图6被试电机的堵转电流1KI按式(30)确定=I UN-U, KN-古工?IKHH-HH-. . . . . . . . . . (30) 式中:UK一最高试验电压值，V;IK二一对应FUK的电流值，A。被

29、试电机的堵转转矩TKN按式(31)汁算.267 GB/T 14481-93 (UN-U 川=(瓦可7JTKHH-HH-HH-HH-HH-(31)式中-TK最高试验电压时测得的转矩，N-mo如转矩无法直接测量，则可按式(32)计算转子堵住时传入转子的电磁功率PM(W)。PM=P,-P,-3IKR, . (32) 式中:P，一最高试验电压时的输入功率，W;PF-一相当于最高试验电压时的铁耗，可按15.2.6中b条确定.W，h 最高试验电压时的电枢电流值.A，R，一试验后迅速测得的电枢绕组直流电阻值.0。堵转转矩TK(Nm)可按式(33)求取:TK=955EEHHHH-UNMU-HH-HH-, .H

30、H(33) nN 式中:PM一输入转子的电磁功率.W , n一一额定转速，r!mrflo如果图6中的电流电压关系曲线中元明显的直线部分时，可作曲线Igh=f(lgUK.如图7所示。从试验的最高电压处按直线向额定电压方向延t生，从延长线上查出对应于额定电压时的堵转电流IK, 则堵转转矩TKN(Nm)可按式(34)计算2, J、ZTKN= I ;) . . . . (A 4) 式中:Km一一电流互感器的标称变比;Y, 电流豆感器的变比误差。A2.2 电流互感器原边实际电流l(A)按式(A5l计算I=K1I . . . (A5) 式中，1电流测量值，Ao修正后的功率PCW)按式CA的计算:fB=kz

31、PFW (A6) 式中zppw一一功率测量值，W0 A3 电流互感器相角误袭的修正电流可:感器的相角误差I可以从互感器校验报告中获得。当互感器副边的实际负载与校验时的负载不同时，其相角误差，可以由互感器不同负载时的相角特性曲线来估算。卢1符号的决定.当副边电流超前原边电流时，取+号;滞后时，取号。无补偿的电流E感器，其副边电流超前原i1I电流。A4 功率测量值的修正修正前的表观功率S及功率因数C051按式(A7)、(A8)、(A9)确定:S二U，. . . . H . CA 7l 叫二:. . . . 世I , = arCC05 -, I I . . . . (A引270 GB!T 14481 93 实际的功率因数C08按式CAIO)求取=C08=C08忡+，)H. . . . . . (AIO) 相角修正系数K按式CAlll求取sC08世K，=一一寸. . . . . . . . . (Al1) COS 9 经相角误差修正后实际的功率值Pc按式(A12)求取zPc=P K, . . . H . . . (A12) 附加说明z本标准由中华人民共和国机械电子工业部提出。本标准由机械电子工业部上海电器科学研究所归口。本标准由上海电器科学研究所负责起草。本标准主要起草人李宝金、金惟伟。271