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电机效率确定方法及分类浅析

发布时间：2019-05-31 07:52:00 点击：    

无锡伯顿起重电机2019年5月31日讯  三相异步电动机效率的确定方法有多种，大体可分为三大类：第一类直接测定法，第二类间接测定法（又称为损耗分析法），第三类为通过简单试验后再利用理论计算的方法。

第一类方法直观、简单、相对精度也较高，但不利于对电机性能的具体分析并有针对性地改进；第二类方法试验项目较多，费时费力，还有较多的计算量，综合精度也不如第一种，但它能显示出决定电机效率各主要组成部分的具体情况，从而便于对电机设计、工艺及制造中的问题有针对性地加以分析，并通过改进使电机性能达到要求或进一步提高；第三类是在试验设备不足时所用的方法，准确度最差。目前绝大部分电机的技术条件中规定的效率限值都是要求使用第二类方法（损耗分析法）进行效率确定的。

GB/T 1032参考了IEC和NEMA有关标准，进一步将三相异步电动机效率的确定方法进行了分类，并用代号表示。

A法——输入-输出法。通常仅限用于额定功率≤lkW或效率指标≤80%的电动机。

B法——输入、输出损耗分析法实测杂散损耗。对测量仅器仪表的准确度要求较高（一般要求不低于0.2级）

C法——损耗分析间接法（回馈）实测杂散损耗

E法——损耗分析法及实测杂散损耗

E1法——损耗分析法推荐杂散损耗

F法——等效电路法及实测杂散损耗

F1法——等效电路法及推荐杂散损耗

G法——降低电压负载法及实测杂散损耗

G1法——降低电压负载法及推荐杂散损耗

H法——圆图计算法

A法被称为“效率的直接测定法”，又常被称为“输入-输出法”，因试验时能直接得到求取效率的两个数据——输入电率P₁和输出机械功率P₂而得名。

● 试验设备要求

本方法关键在于具备能直接测定电动机输出机械功率（或转矩)的测功设备。所用测功机的功率（或转矩传感器的标称转矩），在与被试电机同样的转速下，应不超过被试电机额定功率（或转矩）的2倍。

当使用校正的直流电机时，所用直流电机的校正应在发电机状态下进行。试验时，直流电机的转向和励磁电流应与校正时相同。试验过程中，励磁电流应保持不变。

●试验方法说明

在被试电机加规定的负载，运行到温升稳定或规定的时间后（采用后一种方法时，被试电机绕组所达到的温度与实际温升稳定所达到的温度之差应不超过5K），调节负载在1.5-0.25倍额定功率范围内变化，测取负载下降和上升时的两条工作特性曲线。每条曲线测取不少于6点读数，每点读数包括：三相线电压（应保持额定值）、三相线电流I₁（A）、输入功率P₁（W）、转速n(r/min）、输出转矩T（N·m)，有条件时还应记录输出功率P₂（W）。最后断电停机，在规定的时间内（标准中有规定）测得定子绕组的直流电阻R1（Ω），否则应按热试验后求取热电阻的有关规定进行外推修正。在有条件时，优先采用带电测量（叠加法)或事先在绕组中埋置热电偶或铜（铂）热电阻等温度传感器获得每点定子绕组温度或电阻的方法。试验时，还应记录环境温度θ（℃）。

●试验结果的处理方法

（1）输出转矩修正

对用测功机测得的各点输出转矩值，应再补加测功机风摩耗所消耗的转矩值后才是被试电动机的输出转矩，具体见式（1）

T_C=T₁+T_fw………………(1)

式（1）中：

T_C—一修正后的电动机输出转矩（N·m）：

T₁——试验时测功机显示的转矩值（N·m）；

T_fw—一测功机的风摩损耗转矩（N·m），T_fw按式（2）求得：

式（2）中：

P₁——电动机在额定电压下驱动测功机时的输人功率（W），此时测功机的电枢和励磁回路均应开路；

T_d——风摩损耗转矩试验时测功机的转矩值（N.m）；

P₀——电动机的空载损耗（W）；

n_t——风摩损耗转矩试验时电动机的转速（r/min）。

（2）输出转速修正

试验时的冷却介质温度应换算到25℃，此时，电动机的转速应按式（3）换算。

式（3）中:

n _ref——换算到冷却介质为25℃时的转速（r/min）;

n_t——试验时测得的转速（r/min）;

Δθ₂——试验时的转子温升（K），若无法测得，可用定子要升代替；

θ_t——试验时冷却介质温度（℃）：

n_s—被试电机的同步转速（r/min）;

K——计算常数，铜导体为235，铝导体为225。

（3）定子绕组损耗修正

定子绕组损耗I²R的修正量ΔP_cu1（W）按式（4）计算：

式（4）中：

I_t——试验时的定子线电流（A）；

Δθ₁——试验时的定子温升（K）；

R_t——试验时的定子线电阻（Ω）。

（4）被试电机修正后的输出功率

被试电机修正后的输出功率P₂（W）按式（5）计算。

（5）求取各测点效率

用下式求取各试验测点的效率η（%），具体见式（6）

（6）效率曲线的绘制和满载效率的确定

用上述计算出的各点效率值作效率与输出功率的关系曲线η=f（P₂），对测试出负载上升和下降两条曲线的，还应绘出“平均曲线”。从平均曲线上查出对应于被试电机额定输出功率P₂=P_N时的效率值，即为该电机的实际满载效率值。

● 按GB/T 755.2规定对试验结果的处理方法及一些观点

GB/T 755.2规定，“当电机在额定转速、额定电压和额定电流下运行时，输出与输入之比即为效率。试验应在尽可能接近额定规定的时间终了时所达到的温度下进行，绕组电阻不必作温度修正。”

该标准没有讲述其他电流点的测试和效率的计算以及绘制效率与输出功率的关系曲线的问题，并且用于效率计算的两个数据是在“额定转速、额定电压和额定电流下运行时”取得的。从字面上来理解，可认为这样求得的效率即为额定功率时的效率。

但是在实际试验中，上述工作状态时电动机的输出功率不一定是额定值（当然输入功率也不会是额定值了），自然由此求得的效率也不一定是额定功率时的数值了。这项差异在某些试制产品上有时会较大。

因采用“输入、输出法”的最大特点就是可直接获得额定输出功率或输出转矩，如不直接计算效率，优势将减小。因此，应将“当电机在额定转速、额定电压和额定电流下运行时”改为“当电机在额定电压、额定频率和额定输出功率(或额定转矩)下运行时”。另外，该标准规定电阻不用进行温度修正，使得计算得以简化。但在一定程度上会造成不同环境温度试验值的差异。