GB T 29326-2012 包括变速应用的能效电动机的选择.应用导则.pdf
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1、、. ICS 29. 160 K 20 冒雪中华人民共和国国家标准GB/T 29326-2012月EC/TS60034-31 : 20 1 0 包插变速应用的能效电动机的选择应用导则Selection of energy-efficient motors induding variable speed applications-Application guide (lEC 60034-31 :2010 ,IDT) 2012-12-31发布2013-06-01实施21的主踉冯珩v中华人民共和国国家质量监督检验检蔑总局中国国家标准化管理委员会发布, ; 骨. GB/T 29326-2012月EC月
2、s60034-31 : 20 1 0 目次前言.m 引言.N 1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义、符号.3. 1 术语和定义.3.2 符号.4 概述.5 效率.3 5. 1 概述.3 5.2 电动机损耗.3 5.3 变频器供电时电动机的附加损耗.4 5.4 更高效率等级电动机.4 5.5 电动机损耗的变化.4 5.6 部分负载时效率.5 5. 7 效率测试方法.6 5.8 功率因数.6 5.9 电动机和变频器的匹配.75.10 50 Hz和60Hz时电动机的额定值.8 5.11 电动机在不同电压或电压范围时的定额.9 5.12 电动机额定运行频率不是50Hz/60 Hz时.105.13
3、变频器效率. . . 10 5.14 变频器的功率因数. . . . . . . .,. 11 6 环境6. 1 起动性能.116.2 运行速度和转差率.12 6.3 电源质量以及电压和频率变化的影响. 12 6.4 电压不平衡的影响.13 6.5 环境温度的影响.13 7 应用. 13 7.1 概述.13 7.2 通过速度控制的节能(变速装置vsm.13 7.3 合理选择电动机的大小.13 7.4 连续定额的应用场合.13 7.5 持续轻负载运行的应用场合.14 7.6 包含超同步速运行负载的应用场合.14 GB/T 29326-2012月EC月s60034-31 : 20 1 0 4566
4、677889otAni -A1A唱EAt-Ai1A1A1A咱BAndnLnL等机缩压机风合三场G用用用应应应的的的阀境剧下动环况制尘率情械粉效加机或高增或体超速/气转和性本超随止炸成本H)矩牛仔爆关买成惊转动含有购本本间期捕一起在户的戚戚时周E载繁机用始行理报命料负频电性与初运修回寿啤呐!济12345护A划川MM经8.&8.&川维录考89附参a E GB/T 29326-2012月EC/TS60034-31 : 20 1 0 前言本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。与本标准中规范性引用的国际标准有一致性对应关系的我国标准如下z一-GB755-2008旋转电机定额和性能(IEC6
5、0034-1 : 2004 , IDT) 本标准使用翻译法等同采用IEC/TS60034-31: 2010(旋转电机第31部分=包括变速应用的能效电动机的选择一一应用导则。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。本标准主要起草单位z上海电器科学研究所(集团)有限公司、卧龙电气集团股份有限公司、山东华力电机集团股份有限公司、北京毕捷电机股份有限公司、河北电机股份有限公司、广东省东莞电机有限公司、青岛和力达电气有限公司、文登奥文电机有限公司、江门市江晨电机厂有限公司、宁波东力传动设备股份有限公司、永济新时速电机电器有限责任公司。本标准参加起草单位
6、z安波电机集团有限公司、南阳防爆集团股份有限公司、江苏清江电机制造有限公司、上海邦浦实业集团有限公司、开封电机制造有限公司、上海ABB电机有限公司、安徽明腾永磁机电设备有限公司、安徽皖南电机股份有限公司、湘潭电机股份有限公司、衡水电机股份有限公司、中国电子科技集团公司第二十一研究所。本标准主要起草人z李秀英、陈伟华、周立新、张文斌、周守廉、黄磊、杨秀军、刘征良、王金平、梁邦建、刘权、姚立新、屈斌。阳皿GB/Y 29326-2012/IEC月s60034-31 : 20 1 0 W 引本标准提供能效电动机在恒速运行和变速运行情况下应用的导则,不包括商业方面的考虑。由IEC/TC2制定的标准不涉及
7、怎样获得高效率电动机,但包括确定效率保证值的试验方法。一/ GB/T 29326-2012月EC月s60034-31 : 20 1 0 1 范围包括变速应用的能效电动机的选择一一应用导则本标准对三相电动机能效方面的应用提供了技术层面的指导。它不仅适用于电机制造商、OEM、终端用户、管理机构、立法机关,也适用于其他感兴趣的团体。本标准适用于IEC60034-30所覆盖的所有电动机,然而其大多数论述对输出功率超过375kW以上的笼型感应电动机也适用。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有
8、的修改单)适用于本文件。IEC 60034-1旋转电机第1部分z定额和性能(Rotatingelectrical machines-Part 1: Rating and performance) IEC 60034-30 旋转电机第30部分z单速、三相笼型感应电动机能效分级(lE代码)(Rotating electrical machines-P.缸t30: Efficiency classes of single-speed three-phase, cage induction motors(!E-code) 3 术语和定义、符号3. 1 术语和定义IEC 60034-1、IEC60034
9、-30界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.2 符号TJn 名义效率,%加额定效率,%fN额定频率,HznN额定转速,r/minPN额定输出功率,kWTN额定转矩,NmUN额定电压,V4 概述电气传动系统不同环节中的能量节约取决于工作制类型(连续工作制或断续工作制),见图10电动机为连续工作制运行时,改善电动机的效率是有益的。改善功率因数(变频器,同步电动机)可以降低传输电缆的2R绕组损耗。机械传动方面的优化(齿轮箱、皮带、泵、风扇叶片等比提高电动机本身的效率而获得的节能效果更显著。因为在很多场合通过管理好实际运行的负载可以得到很好的节能效果,所以更应关注运行节能。因此,满足需求的速度控制
10、对于节能是很有帮助的。1 GB/T 29326-2012月EC/TS60034-31 :2010 通常适当的维护对节能是非常有益的。许多工厂在低电压控制电路中(典型的24V电源)存在着大量能源消耗,因此,应该使用高效、低压供电电源。如果可能,在长期待机状态下(周未,节假日)应关断电源。电气部分机械部分应用工厂自动化能量再生适当的定期保养能效电动机齿轮箱变速驱动系统|更有效的功率电源皮带,.能效泵,风机,减少电的待机状态低压缩机,传输损耗耗能模式SI 连续工作制能效电动机S2 短时工作制功率因数修正器用更经济的元件S3 ,S10 间歇工作制变速驱魂系统再制动DC靠背轮联接电池飞轮等考虑转动惯量t
11、变频器+变颜器+变频器+制动线圈 nu nu nu -A B将辐郁结U孙100 1. 1 11 110 额定输出功率/kW圄2能效电动机、变频器和电-机械制动装置的损耗与标准电动机OE1)损耗之间的关系2 GB/T 29326-2012月EC月s60034-31 : 20 1 0 5 效率5. 1 概述电动机的效率定义为电能转换为机械能的效率测量值,用输出功率与输人功率的比值来表示。效率=输出功率/输入功率=输出功率/(输出功率十损耗)电动机通常要给出额定负载时的效率,有时也提供3/4负载和1/2负载时的效率。电动机的效率主要为负载、额定功率、转速的函数,表示如下za) 效率随负载变化的函数关
12、系是电动机的固有特性。如果电动机远远偏离额定点运行时将会导致电动机的效率发生变化(见图3)。b) 通常,电动机的满载效率随电机的几何尺寸和输出功率的增加而增加。c) 对相同功率的电动机,一般来说转速高的电动机在额定负载时比转速低的电动机效率高,但并不总是这样。因此,这并不意味着,所有的设备都必须用高速电机来驱动,当需要低转速时,再采用变速装置,如采用滑轮或齿轮来获得所需的低速,这样反而增加了系统的功率损耗从而降低了系统效率,因此,对需要低速运行的地方,还不如直接用低速电动机来驱动。笼型感应电动机效率和额定转速之间存在着明确的关系。这就是z低额定转速,则效率就低。因为滑差主要反映了转子绕组的损耗
13、(感应电机的滑差就是同步转速和运行转速之间的差值)。一般用转差率来表示,转差率为z滑差/同步转速X100%。因此,N设计的笼型感应电动机的转差率小于5%,比高转差率电机有更高的效率,当应用场合允许时应优先使用。对泵、风机、压缩机类的负载,使用多速电动机或变速驱动(VSD)可能会节省大量的电能。但应该注意,相同定额的多速电动机在每一速度下的效率比单速电动机的效率稍低。通常,单绕组多速电动机比双绕组多速电动机效率高。当电动机连续长期运行时,提供了有意义的节能空间。这种应用场合如加工机械、空气动力装置、泵和其他类型的工业设备。许多电动机是连续运行的,但有些电动机全年运行时间较短。如阅门电机,水坝门电
14、机,工业门电机,消防泵和污水泵。在这些场合,改变电动机的效率对整个能源的降低意义不大,因为总的能耗较少,并且改为高效率电动机后反而有可能降低了其他性能要求。电动机的效率适当增加几个点,结果是电动机的损耗大大减少。例如,对相同输出功率,如果将损耗减少20%,可使原来效率为75%的电机效率提高到78.9%,原来效率为85%的电机效率提高到87.6%,原来效率为90%的电机效率提高到91.8%。效率是随着电动机的几何尺寸大小而增加的。对输出超过1MW的大型、高压电动机其效率通常在95%以上。注2由于电动机输出功率是随着几何尺寸的平方关系而增加的,与其可允许的散热条件是线性增加的关系.因此,大电机有着
15、较高的效率是必然的。5.2 电动辄摄耗电动机将电能转换为机械能所产生的损耗一般描述如下za) 电损耗(定子和转子,随负载变化)电流流过电动机定转子绕组产生的损耗表示为电流平方乘绕组电阻(I2R)。转子损耗随转差率增加而增加。b) 铁心损耗与负载元关)-一这些损耗主要由定子叠片产生,转子低一些。磁场要产生电磁转矩所造成的磁滞损耗和祸流损耗。c) 机械损耗(通风和摩擦损耗,与负载元关)机械损耗主要产生于轴承,风扇和电动机的密封结构等。这些损耗在低速电动机和防护等级为IP2X,IP4X , IP5X电动机中较小,但是在全封GB/T 29326-2012月EC月s60034-31 :2010 闭IP6
16、X、高速电机、大电机中较大。d) 附加损耗(附加负载损耗)一一铁心中附加基波和高频损耗,定子绕组中循环电流产生的损耗,转子导体在负载时产生的谐波损耗。这些损耗假设与转矩平方成比例。表1列出了这些损耗分量的情况,在电动机总的损耗中典型的比例分配,设计和结构的因素将影响其损耗大小。表1三相、4极、笼型感应电动机损耗分布4极电机典型损耗分布/%影响损耗的因素定子损耗3050 定子导体尺寸及材料转子损耗2025 转子导体尺寸及材料铁耗2025 磁性材料的类型和质量附加损耗515 主要为制造因素和设计方法风摩耗510 风扇和轴承的选择和设计一般来说,增加电动机的有效材料,如导电和导磁材料的类型和数量,损
17、耗将减少。5.3 变频器供电时电动机的附加损耗笼型感应电动机由变频器供电时,电压和电流谐波将在定子和转子中引起附加的铁耗和绕组2R 损耗。这些附加损耗的大小与负载元关,随开关频率的增加而降低。与正弦波供电相比,由变频器供电引起的附加损耗在严重情况下可使电动机总损耗增加15%-20%。更详细的论述见IEC60034-17和IEC60034-25 D 5.4 更高效率等级电动机期待通过技术的进步能够设计和制造出与现有的低效率等级的电动机(例如EN50347 , NEMA MG1和其他地方标准)的机械尺寸(法兰、轴中心高等相兼容,效率比IE3更高的电动机。这类电动机运行时通常要求有电子功率器件(变频
18、器)。无励磁绕组的同步电动机转子损耗几乎为零。本标准的附录A中提出了一种超超高效率等级OE4)作为一种目标电动机的效率值(超超高效等级(lE4)电动机并未指定是哪类电动机)。永磁电机(PMSM)和磁阻(RSM)同步电动机已经开发并商品化。PMSM永磁电机通常有某种固有的磁阻转矩而RSM磁阻电机具有永久的驱动力,因此可能将两者的结构混合以相互弥补。由于PMSM永磁电机使用了大量的磁性材料,使得其功率因数比感应电动机高,因此改善了电网和变频器的效率。这类电动机要求有变频器和转子位置传感器(编码器)(除非变频器中使用一种较低编码器的控制算法)来进行工作。另外一种同步电动机设计就是组合了永磁电机和笼型
19、电机的特点。它可以在线启动(直接启动,永磁,同步电动机,LSPM)。这种电动机运行时不需要变频器,因此它们的启动性比较差,有转矩脉动和噪声,同时受负载转矩和负载惯量的限制,它们需要和实际使用工况配合,不能使用在一般场合。注s当本标准中所说的同步电动有更多的经验可使用时,拟扩充IEC60034-30的适用范围和修改附录A.5.5 电动辄损辑的变化各种制造产品都会受材料和制造工艺的影响,即使是相同的设计和相同的工艺生产线,也不可能制造出两个完全相同的产品。GB/T 29326-20 12/IEC/TS 60034-31 :2010 对电机来说也是这样的。产品会受材料的影响,如定转子叠片所用的硅钢片
20、电磁性能的改变就会影响到损耗的改变从而影响到电机的效率。如7.5kW的电机,铁耗增加10%(300W330 W),这是在硅铜片允许的容差内,那么电动机总的损耗就由946W增加到976W,电机效率就从88.8%OE2)减小到88.5%OEl)。制造过程的局限性也会影响到效率的改变。如电机零部件尺寸都有一个经济的合理的公差的限值,将这些部件装配在一起也累计了各自的公差,如影响到了电机气隙的实际尺寸,则会造成附加损耗的改变而影响电机的效率。另外,由于制造过程及试验程序也会造成影响。因此,谈到一台给定电动机的效率,也可以说是制造商定义的额定效率(这个效率也可能是对同一设计大量电动机所得的平均效率)应高
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