GB T 22669-2008 三相永磁同步电动机试验方法.pdf
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1、ICS 2916030K 21 a园中华人民共和国国家标准GBT 22669-2008三相永磁同步电动机试验方法Test procedures for three-phase permanent magnet synchronous machines2008-12-31发布 2009-1 1-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局垂士中国国家标准化管理委员会及仲目 次前言1范围2规范性引用文件3主要符号4试验要求5试验准备6空载试验7堵转试验8负载试验-9各项损耗的确定10效率的确定-11热试验12失步转矩的测定13牵人转矩的测定14最小转矩的测定15其他试验 16计算格式附录A(规范
2、性附录)测功机转矩读数的修正附录B(资料性附录)线性回归分析附录C(资料性附录) 铁耗和风摩耗的测定及分离计算方法图1空载电流J。和空载损耗P。7与空载电压U0的关系曲线图2堵转特性曲线(I)-图3堵转特性曲线()图4电动机空载起动时转速与时间的关系曲线图5转矩转速特性曲线T一,(n)GBT 22669-2008,040,80n地均组船胛勰扣0,8”加刖 置GBT 22669-2008本标准参考采用了GBT 1029-2005三相同步电机试验方法、GBT 1032-2005三相异步电动机试验方法、GBT 13958-2008无直流励磁绕组同步电动机试验方法、IEC 6003421:2007旋转
3、电机(牵引电机除外)确定损耗和效率的试验方法和美国标准IEEE Stdll2:2004多相感应电动机和发电机试验方法的相关内容。本标准内容是广泛采用的公认的试验方法,适应国际贸易、技术交流和经济发展的需要。为满足特殊研究或应用的需要,可按本标准未作规定的附加方法进行试验。本标准制定了适用于永磁同步电动机的“B法”测定效率的方法;基准温度采用了IEC 6003421:2007的规定;给出了电机性能计算格式等。本标准的附录A为规范性附录、附录B和附录c为资料性附录。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(sACTC 26)归口。本标准由上海电器科学研究所(集团)有限公司
4、负责起草。其他主要起草单位有:江苏安捷机电技术有限公司、河南特高特电机科技发展有限公司、华北电力大学、广东江门江晟电机有限公司、安徽明腾永磁机电设备有限公司、卧龙电气集团股份有限公司。本标准主要起草人:陈伟华、倪立新、金惟伟、周志民、罗应立、刘华涛、袁福民、鲍周清、朱兴恒、温旭、严伟灿、李秀英、姚丙雷、张宝强、陈亦新。本标准为首次发布。三相永磁同步电动机试验方法GBT 22669-20081范围本标准规定了三相永磁同步电动机的试验方法。本标准适用于自起动三相永磁同步电动机,静止变频电源供电的同步电动机试验可参照使用,不适用于有直流励磁绕组的同步电动机。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准
5、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。GB 755 2008旋转电机定额和性能(IEC 600341:2004,IDT)GBT 1029 2005三相同步电机试验方法GBT 1032-2005 三相异步电动机试验方法GB 100682008 轴中心高为56 mm及以上电机的机械振动 振动的测量、评定及限值(IEC 6003414:2003,IDT)GBT 1006912006 旋转电机噪声测定方法及限值 第
6、1部分:旋转电机噪声测定方法(IS0 1680:1999,MOD)GBT 13958 2008无直流励磁绕组同步电动机试验方法IEC 6003421:2007旋转电机(牵引电机除外)确定损耗和效率的标准试验方法3主要符号cos矿 功率因数, 电源频率(Hz)f。定子线电流(A)L 空载线电流(A)j。 堵转线电流(A)k 额定电流(A)j。一一直流电机电枢电流(A)K, 导体材料在0时电阻温度系数的倒数铜K1235铝K。一225除非另有规定 转矩读数修正值(Nm),一一转动惯量(kgm2)n 试验时测得的转速(rrain)p电机的极对数P,一输入功率(w)P。 输出功率(w)P。额定(输出)功
7、率(w)P,。 铁耗(w)Pfw一一风摩耗(w)1GBT 226692008PL剩余损耗(w)P。杂散损耗(w)P。空载杂散损耗(W)Po空载输人功率(w)PK堵转时的输入功率(w)P。定子绕组在试验温度下J2R损耗(w)P。空载时在试验温度下定子绕组rR损耗(W)P。一定子绕组在规定温度(以)下J2R损耗(w)R1温度为a-时定子绕组初始端电阻(n)RN额定负载热试验结束时定子绕组端电阻(n)R。试验温度下测得(或求得)的定子绕组端电阻(n)Rs换算到规定温度(以)时的定子绕组端电阻(o)R。空载试验(每个电压点)定子绕组端电阻(n)Td转矩读数(Nra)T*一一空载(与测力机连接)转矩读数
8、(Nm) T修正过的转矩(Nm)Tx堵转时转矩(Nm)T。在试验电压u。下测得的失步转矩(Nm)T曲N额定电压时的失步转矩(Nm)T二。最小转矩(Nm)T。、在试验电压u。下测得的牵人转矩(Nm)T。额定电压下的标称牵人转矩(Nm)Ta异步转矩(Nrn)T。一咏磁制动转矩(Nm)U一一端电压(V)u。空载试验端电压(v)UK堵转试验端电压(v)UN额定电压(V)0,测量初始(冷)电阻R。时的绕组温度()民额定负载热试验期间测取的定子绕组最高温度()B试验时测得的定子绕组最高温度()以热试验结束时冷却介质温度()岛负载试验时冷却介质温度()日。t一一标准规定的基准温度()以计算效率时规定的定子绕
9、组温度()乱空载试验时定子绕组温度()目。定子绕组温升(K) :r效率()4试验要求41试验电源411电压4111电压波形试验电源的谐波电压因数(HVF)应不超过002;在进行热试验时应不超过0015。2GBT 22669-20084112电压系统的对称性三相电压系统的负序分量和零序分量均应不超过正序分量的1o;在进行热试验时。电压系统的负序分量应不超过正序分量的05,零序分量的影响应予以排除。412频率4121频率偏差试验期间,电源频率与规定频率之差应在规定频率的土03范围内。4,1,22频率的稳定性试验期间不允许频率发生快速变化,因为频率快速变化不仅影响被试电机,也会影响到输出测量装置。测
10、量期间频率变化量应小于01。42测量仪器421概述因为大多数仪器的准确度等级通常以满量程的百分数表示。因此,应尽量按实际读数的需要,选择低量程仪表。影响仪器测量结果准确度的因素:a)信号源负载;b)引接线校正;c)仪器的量程、使用条件和校准。422电量测量仪器通常,电量测量仪器的准确度应不低于05级(满量程,兆欧表除外)。用B法(见1022)测定电机效率时,为保持试验结果的准确性和重复性,要求仪器的准确度等级不低于02级(满量程)。一般来说,电子仪器是多用途的,与无源仪器(非电子式)相比,有非常大的输入阻抗,无需因仪器自身损耗而修正读数。但高输入阻抗仪器对干扰更为敏感。应依实践经验,采取减少干
11、扰的措施。测量用仪用互感器的准确度等级应不低于02级(满量程)。423转矩测量仪一般试验用转矩测量仪(含测功机和传感器)的准确度等级应不低于05级。采用B法(见1022)测定效率时,转矩测量仪的准确度等级应不低于02级(满量程)。424转速与频率测量仪转速表读数误差在土1 rrain以内。频率表的准确度等级应不低于01级(满量程)。42,5电阻测量仪绕组的直流电阻用双臂电桥或单臂电桥,或数字式微欧计测量,准确度应不低于02级。426温度测量仪温度测量仪的最大允许误差为士1。43测量要求431电压测量测量端电压的信号线应接到电机端子,如现场不允许这样连接,应计算由此引起的误差并对读数作校正。取三
12、相电压的算术平均值计算电机性能。三相电压的对称性应符合4112的要求。432电流测量应同时测量电动机的每相线电流,用三相线电流的算术平均值计算电动机的性能。使用电流互感器时,接人二次回路仪器的总阻抗(包括连接导线)应不超过其额定阻抗值。对IN3 300 2 500测量埋置式检温计的绝缘电阻时,应采用不高于250 V的兆欧表。513测量方法如各相绕组的始末端均引出机壳外,则应分别测量每相绕组对机壳及其相互间的绝缘电阻。如三相绕组已在电动机内部连接仅引出3个出线端时,则测量所有绕组对机壳的绝缘电阻。测量后,应将绕组对地放电。52绕组在初始(冷)状态下直流端电阻的测定521 初始状态下绕组温度的测定
13、用温度计测定绕组温度。试验前电机应在室内放置一段时间,用温度计(或埋置检温计)测得的绕组温度与冷却介质温度之差应不超过2 K。对大、中型电机,温度计的放置时间应不少于15 min。522测量方法5221 绕组的直流电阻用双臂电桥或单臂电桥测量。电阻在1 n及以下时,必须采用双臂电桥或同等准确度并能消除测量用导线和接触电阻影响的仪器测量。5222 当采用自动检测装置或数字式微欧计等仪表测量绕组端电阻时,通过被测绕组的试验电流应不超过其正常运行时电流的10,通电时间不应超过1 rain。若电阻小于001 n,则通过被测绕组的电流不宜太小。5223测量时,电动机的转子静止不动。定子绕组端电阻应在电机
14、的出线端上测量。每一电阻测量3次。每次读数与3次读数的平均值之差应在平均值的o5范围内,取其算术平均值作为电阻的实际值。检查试验时,每一电阻可仅测量一次。523如果电机的每相绕组有始末端引出时,应测量每相绕组的电阻。若三相绕组已在电动机内部连接,仅引出3个出线端时,可在每两个出线端间测量电阻,根据测量的电阻,各相电阻值(n)按式(2)式(7)计算:对星形接法的绕组:R。一R。dR bc (2)RbR。d R。 (3)R。一R。dR。b -”(4)对三角形接法的绕组:R。一瓦兰:呈蠢:+R“一RR。一拽+R*一R。aR。一监+R。一R。“(5)式中:R“、R。、R。分别为出线端A与B、B与C、C
15、与A问测得的端电阻值,单位为欧姆(n); 一坠学(8)如果各线端间的电阻值与3个线端电阻的平均值之差,对星形接法的绕组,不大于平均值的2,对三角形接法的绕组,不大于平均值的15时,则相电阻可按式(9)或式(10)计算:5GBT 22669-2008对星形接法的绕组:R。一丢R。,对三角形接法的绕组:R。一号R。 “10)式中:R。,3个端电阻的平均值,单位为欧姆(n)。6空载试验61 空载电流和空载损耗的测定611建议空载试验在负载试验(如进行)后进行。读取并记录试验数据之前输入功率应稳定,输入功率相隔30 rain的2个读数之差应不大于前一个读数的3。对水一空冷却电机,负载试验后应立即切断水
16、流。检查试验时,空载运转的时间可适当缩短。612被试电机施以额定频率的电压,电压的变化范围从125的额定电压开始逐步降低,其中应包括i00额定电压的测点。随电压降低,电流逐渐减小。当电流出现拐点后,应继续降低电压,直至电流回升到超过100额定电压时的电流值出现,取1012个电压点(大致均匀分布)。但在电流出现拐点处,测点应适当加密。在每个电压点,测取ku。、P。,并应测取吼或R。,根据温度与电阻成比例关系,利用试验开始前测得的绕组初始端电阻R。、初始温度日。及测取的每点温度,可确定每个电压点处的端电阻R。当按B法(见1022)测定电机效率时,必须测取每点的岛或R。;定子绕组的端电阻也可用本条的
17、a)或b)确定。检查试验时,可仅测取u。一u。时的I。和P。a) 每电压点处的定子绕组端电阻值可用线性内插法确定,起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。b) 空载试验后,立即测取定子绕组端电阻,将此电阻作为每个电压点处的电阻值。62铁耗B。与风摩耗P。之和的确定空载输入功率P0是电动机空载运行时的总损耗。由Po减去试验温度下的定子12R损耗,得到铁耗(其中包括空载杂散损耗)和风摩耗之和P。,即:P。7=PoP。lPF。+Pf。(11)根据测得的L和P0 7,作L和P。与Uo的关系曲线,如图1。u。时的P应从空载特性曲线上查取。堰甚翟褂探电压f,注:当需要进一步确定
18、铁耗、风摩耗和空载杂散损耗值,可按附录C给出的方法进行测定和计算。图1空载电流厶和空载损耗P0 7与空载电压矾的关系曲线GBT 22669-200863空载反电动势测定空载反电动势测定为永磁同步电动机特有的试验项目。可用反拖法和最小电流法测定,推荐采用反拖法。631 反拖法(发电机法)用原动机与被试电动机机械连接。原动机拖动被试电动机在同步转速下作为发电机空载运行。分别测量被试电动机的出线端电压u。,u。,u。,取其平均值作为空载反电动势线电压值,并记录此时电动机定子铁心的温度和环境温度。632最小电流法电动机在额定电压、额定频率下空载运转达到稳定,调节电动机的外加端电压,使其空载电流最小,此
19、时的外加端电压可近似认为电动机的空载反电动势。分别测量被试电动机的出线端电压u。,u。,u。取其平均值作为空载反电动势线电压值的近似值,并记录此时电动机铁心的温度和环境温度。7堵转试验71 堵转时的电流、转矩和功率的测定堵转试验在电机接近实际冷状态下进行。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置。试验时,应将转子堵住。电机在堵转状态下,转子振荡较大,应考虑采取措施减小波动。试验时,可以先将电源电压调整到额定值的20以下,接入被试电机,保持额定频率,尽快升高电源电压,并在电气稳定后,迅速同时读取电压、电流、输入功率和转矩的稳定读数。为避免电机过热,试验必须从速进
20、行。711测取堵转特性曲线,即堵转时的电流Jx、转矩Tx与外施电压u“的关系曲线,如图2所示。图2堵转特性曲线(I)试验时,施于定子绕组的最高电压尽可能从不低于09倍额定电压开始,然后逐步降低电压,其间共测取57点读数,每点应同时测取下列数值:ux、k、TK或Px。每点读数时,通电持续时间应不超过10 s,以免绕组过热。712如限于设备,对100 kW以下的电动机,堵转试验时的最大k应不低于45倍I。;对100 kw300 kW的电动机,应不低于25I。4OIN;对300 kw500 kW的电动机,应不低于15k2OI。;对500 kw以上的电动机,应不低于1oh15n。在最大电流至额定电流范
21、围内,均匀地测取不少于5点读数。根据试验数据,绘制三相线电流平均值对三相线电压平均值的关系曲线如图3所示,并将电压一电流曲线上的最高试验电压处顺曲线的直线部分延长,与横轴交于u点。7GBT 22669-2008图3堵转特性曲线()713对100 kW以上的电动机,如限于设备不能实测转矩时,允许用式(14)计算转矩。此时应在每点读数后,测量定子绕组端电阻。试验时,电源的频率应稳定,功率测量应按需要采用低功率因数功率表,其电压回路应接至被试电机的出线端。被试电机通电后,应迅速进行试验,并同时读取ux、k和Px。试验结束后,立即测量定子绕组的端电阻。72试验结果计算721 堵转电流和堵转转矩的确定若
22、堵转试验时的最大电压在09U。11U。范围内,堵转电流JKN和堵转转矩Txw可由图2堵转特性衄线查取;若堵转试验时的最大电压低于09U。,则可由图3堵转特性曲线查取ux、Jx和U值,则额定电压下被试电机的堵转电流I。、和堵转转矩1(Nm)按式(12)和式(13)求取: J。一I。和UN-CTK。一TKUN-U2(12)(13)式中:u。额定电压值,单位为伏(V);u。一堵转时最高试验电压值,单位为伏(V); u7电压一电流曲线上最高试验电压处顺曲线的直线部分延长,与横轴交点的电压值,单位为伏(V);k试验电压为ux时测得的堵转电流值,单位为安培(A);T。试验电压为ux时测得的堵转转矩值,单位
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