三相异步电机试验方法

中华人民共和国国家标准 三相异步电机试验方法

Test procedure for three-phase induction motors UDC 621 313.33:621 317 GB1032-85 代替GB1032-68 1 适用范围

本标准适用于三相异步电动机。

型式试验及检查试验的项目,应按照GB 755-81《电机 基本技术要求》及各类型电机标准的规定。 各类型三相异步电动机凡有本标准未规定的试验基础上或有特殊试验方法及要求时,应在该类型电机的专业标准中作补充规定。 2 试验要求及准备 2.1 试验电源

试验电源的电压波形正弦性畸变率应不超过5%;在进行温升试验时应不超过2.5%。 试验电源的三相电压对称系统应符合下述要求:

电压的负序分量和零序分量均不超过正序分量的1%;在进行温升试验时,负序分量不超过正序分量的0.5%,零序分量的影响予以消除。

试验电源的频率与额定频率之差应在额定频率的±1%范围内。

对频率为400Hz以上的电动机,其试验电源的要求可在该类型电机的标准中规定。 2.2 电气测量 2.2.1 测量仪器

试验时,采用的电气测量仪表的准确度应不低于0.5级(兆欧表除外),三相瓦特表的准确度应不低于1.0级,互感器的准确度应不低于0.2级,电量变送器的准确度应不低于0.5%(检查试验时应不低于1%),数字式转速测量仪(包括十进频率仪)及转差率仪的准确度应不低于0.1%±1个字,转矩仪及测功机的准确度应不低于1%(实测效率时间应不低于0.5%),测力计的准确度应不低于1.0级,温度计的误差在±1℃以内。

选择仪表时,应使测量值位于20%～95%仪表量程范围内。在用两瓦特表法测量三相功率时,应尽量使被测的电压及电流值分别不低于瓦特表的电压量程及电流量程的20%。

对60W及以下的电机,应选用仪表损耗不足以影响测量准确度的电流表和瓦特表。 2.2.2 测量要求

进行电气测量时,应遵循下列要求:

a.三相电流用三电流互感器(或二互感器)法、三电流表进行测量。三相功率应采用两瓦特表法或三瓦特表法进行测量。对750W及以下的电机,除堵转试验外,不允许采用电流互感器。

b.采用电流互感器时,接入副边回路仪表的总阻抗(包括连接导线)应不超过其额定阻抗值。

c.对750W以下的电动机,除堵转试验外,测量时应将电压表先接至电动机端。将电压调节到所需数值,读取此时的电压值。然后,将电压表换接至电源端,并保持电源端电压不变,再读取其仪表的数值。当电源电压与电动机端电压之差小于电动机端电压的1%时,电压表可固定在电源端进行测量。

d.试验时,各仪表读数同时读取。在测量三相电压或三相电流时,应取三相读数的平均值作为测量的实际值。 绘制特性曲线时,各点读数应均匀测取。

e.如需获得准确的功率测量数值,可按附录A对仪器仪表损耗及误差进行修正。对250W以及下的电动机，应按附录A.1对功率的测量值进行修正。 2.3 试验前的准备

试验前,应对被试电机的装配及运转情况进行检查,以保证各项试验能顺利进行。试验线路和设备应满足试验的要求。

3 绝缘电阻的测定 3.1 测量时电动机的状态

测量电动机绕组的绝缘电阻时,应分别在实际冷状态下和热状态下进行。 检查试验时,在实际状态下进行。 3.2 兆欧表的选用

根据电动机的额定电压,按表1选用兆欧表。

表1

测量埋置式检温计的绝缘电阻时,应采用不高于250V的兆欧表。 3.3 测量方法

如各相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三个出线端时,则测量所有绕组对机壳的绝缘电阻。对绕组转子电动机。应分别测量定子绕组和转子绕组的绝缘电阻。 测量后,应将绕组对地放电。

4 绕组在实际冷状态下直流电阻的测定 4.1 冷状态下绕组温度的测定

将电机在室内放置一段时间,用温度计(或埋置检温计)测量电动机绕组端部或铁心的温度.当所测温度与冷却介质温度之差不超过2K时,则所测温度即为实际状态下绕组的温度。若绕组部或铁心的温度无法测量时,用机壳的温度代替。对大、中型地的放置时间应不少于15min。 4.2 测量方法

4.2.1 绕组的直流电阻用双臂电桥或单臂电桥测量。电阻在1Ω及以下时,必须采用双臂电桥测量。 4.2.2 当采用自动检测装置或数字式微欧计等仪表测量绕组的电阻时,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1min。

4.2.3 测量时,电动机的转子静止不动。定子绕组的电阻应在电机的出线上测量,对绕线转子电动机,转子绕组的电阻应尽可能在绕组应尽可能在绕组与集电环连接的接线片上测量。

每一电阻测量三次,每次读数与三次读数的平均值之差应在平均值的±0.5%范围内,取其平均值作为电阻的变值。

检查试验时,每一电阻可仅测量一次。

4.2.4 如果电机的每组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仪引出三个出线时,可在每两个出线端间测量电阻,则各相电阻值(Ω)按下式计算:

对星形接法的绕组:

对三角形接法的绕组:

式中:Rab、Rbc、Rca--分别为出线端A与B、B与C、C与A间测得的电阻值,±;

如果各线端间的电阻值与三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1.5%时,则各相电阻值(Ω)可按下式计算: 对星形接法的绕组:

对三角形接法的绕组:

式中:Rav--三个线端电阻的平均值,Ω。 5 转子电压的测定

绕线转子电动机及交流换向器电动机需进行转子电压的测定。

测量时,转子应静止并开路,定子绕组上施以额定电压,在转子集电环间分别测量各线间的电压值。 对转子电压高于600V的电动机,施于定子绕组上的电压可以适当降低。

6 空载试验

6.1 空载电流和空载损耗的测定

绕线转子电动机在空载试验时,应将转子绕组在集电环上短路。

6.1.1 测定前,电动机应在额定电压、额定频率下空载运转,使机械耗达到稳定,即输入功率相隔半小时的两个读数之差应不大于前一个读数的3%,对750W&127;及以下的电动机,应空载运转15～30min。 检查试验时,空载运转的时间可适当缩短。

6.1.2 型式试验时应测取空载特性曲线,即空载电流I0和空载输入功率P0与外施电压U0的标么值(U0/UN)的关系曲线(图1)UN为额定电压。

图1

试验时,施于定子绕组上的电压应从1.1～1.3倍额定电压开始,逐步降低到可能达到的最低电压值即电流开始回升时为止,其间测取7～9点读数。每点应测取下列数值:三相电压、三相电流、输入功率。功率的测量应采用低功率因数瓦特表。

试验结束,应立即在两个出线端间测量定子绕组的电阻。对空载电流大于70%额定电流的电动机,应尽可能在每点读数后测量定子绕组的电阻。

检查试验时,可仅测取额定电压时的空载电流和空载输入功率。 6.2试验结果的计算

空载时的定子绕组I2R损耗Pocul(W)按下式计算:

式中: I0-定子相电流,A1 R10-定子绕组的相电阻,

铁耗Pfe(W)与机械耗Pfe(W)按下式计算:

为了分离铁耗和机构耗,作曲线P'0=f(Uv/UN)2。延长曲线的直线部分与纵轴交于P点(图1)P点的纵坐标即为电动机的机械耗。 7 堵转试验

堵转试验在电机接近实际冷状态下进行。试验时,应将转子堵住。对绕线转子电动机还应将转子绕组在集电环上短路。

7.1 额定频率堵转试验

7.1.1 堵转时的电流、转矩和功率的测定

7.1.1.1 型式试验时应测取堵转性曲线,即堵转时的电流Ik、转矩T1与外施电压Uk的关系曲线(图 2)。

图2

试验时,施于定子绕组的电压尽可能从不低于0.9倍额定电压开始,然后逐步降低电压至定子电流接近额定电流为止,其间共测取5～7点读数,每点应同时测取下列数值:三相电压、三相电流、转矩或输入功率。每点读数时,通电持续时间应不超过10s,以免绕组过热。检查试验时,可仅在额定电流值附近一点测取堵转时的电压、电流和输入功率。

7.1.1.2 如限于设备,对100kW以下的电动机,堵转试验时的最大电流值应不低于4.5倍额定电流;对100～300kW的电动机,应不低于2.5～4.0倍额定电流;对300kW以上的电动机,应不低于1.5～2.0倍额定电流。在最大电流至额定电流范围内,均匀地测取不少于4点读数。

对100kW以上的电动机,如限于设备不能实测转矩时,允许用7.1.2.2中的公式(14)计算转矩。此时应在每点读数后,在两个出线端间测量定子绕组的电阻。

7.1.1.3 对分马力电动机,试验时,定子绕组上施以额定电压,使转子在90°机械角度内的三个等分位置上分别测定。此时,堵转电流取其中的最大值,堵转转矩取其中的最小值。检查试验时,可在额定电压下,任一转子位置上测定。

7.1.1.4 若采用圆图计算法求取工作特性,堵转试验应在1.0～1.1倍额定电流范围内的某一电流下进行。若采用圆图计算法求取最大转矩,堵转试验应在2.0～2.5倍额定电流范围内的某一电流下进行。

对绕线转子电动机,由于在同一试验电流下,外施电压随转子位置不同而不同,此时,电动机应在电压为平均值的转子位置上进行堵转试验。

试验时,电源的频率应稳定,功率测量应采用低功率因数瓦特表,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,并同时读取三相电压、三相电流和输入功率。试验结果后,立即在两个出线端间测量定子绕组和转子绕组(对绕线转子电动机)的电阻。 7.1.2 试验结果的计算

7.1.2.1 堵转电流和堵转转矩*的确定

若堵转试验时的最大电压在0.9～1.1倍额定电压范围内,堵转电流IkN&127;和堵转转矩TKN可由堵转特性曲线查取(图2);若堵转试验时的最大电压低于0.9倍额定电压时,应作、gIk=f(lgUk)曲线,并查取堵转电流IKN。此时堵转转矩TKN(N·m)按下式求取:根据GB2900.25-82《电工名词术语电机》的规定,堵转电流和堵转转矩均指电动机在额定频率、额定电压下堵转时的电流和转矩。

式中:Tk--在最大试验电流IK时测得的或算得的转矩,N·m。

对750W及以下电动机,或试验电压在0.9～1.1倍额定电压范围内,则堵转电流IKN和堵转转内TKN按下式求取:

7.1.2.2 转矩计算:

式中:Pk-堵转时的输入功率,kW; Pkcul-堵转时的定子绕组I2R损耗,kW; ns-同步转速,r/min;

Pks-堵转时的杂散损耗(包括铁耗),kW;对中型低压电机,取Pks=0.05Pk;对大、中型高压电机,取Pks=0.01Pk。 7.2 低频堵转试验

对采用9.5.6圆图计算示求取工作特性的深槽和双笼型电动机,还应在1/2额定频率下进行堵转试验。对采用9.5.7等值电路法求取工作特性的电动机,应在1/4额定频率下进行堵转试验。 堵转时的电流和试验要求与7.1.1.4相同。 8 温升试验

温升可在任一方便的冷却介质温度下进行。 8.1 温度的测量方法

试验时,可用计法,电阻法、埋置检温计法测量电机绕组及其他各部分的温度。 8.1.1 温度计法

温度计包括膨胀式温度计(例如水银、酒精等温度计)、半导体温度计及非埋置的热电偶或电阻温度计。测量时,计应紧贴在被测点表面,并用绝热材料覆盖好温度计的测温部分,以免受周围冷却介质的影响。有交变磁场的地方,不能采用水银温度计。 8.1.2 电阻法

用电阻法测取绕组的温度时,冷热态电阻必须在相同的出线端上测量。此时,绕组的平均温升△θ(K)按下式计算:

式中:Rf-试验结束时的绕组电阻,Ω; R0-试验开始时的绕组电阻,Ω; θf-试验结束时的冷却介质温度,℃; θ0-试验开始时的绕组温度,℃;

Ka-常数。对铜绕组,为235;对铝绕组,除另有规定外,应采用225。 8.1.3 埋置检温计法

测量埋置式电阻温度计的电阻时,应控制测量电流的大小和通电时间,使电阻值不致因测量电流引起的发热而有明显的改变。

8.2 温升试验时冷却介质温度的测定

8.2.1 对采用周围空气冷却的电机,可用几只温度计分布在冷却空气进行电机的途径中进行测量温度计应安置在距电机约1～2m处,球部处于电机高度一半的位置,并应防止外来辐射及气流的影响。取温度计读数的平均值作为冷却介质温度。

8.2.2 对采用外接冷却器及管道通风冷却的电机,应在电机的进风口处测量冷却介质的温度。

8.2.3 对采用内冷却器冷却的电机,冷却介质的温度应在冷却器的出口处测量;对有水冷冷却的电机,水温应在冷却器的入口处测量。

8.2.4 试验结束时冷却介质温度的确定。

8.2.4.1 对连续定额和周期工作制定额的电机,试验结束时的冷却介质温度应取有整个验过程最后的1/4时间内,按相等时间间隔测得的几个温度计读数的平均值。

8.2.4.2 对短时定额的电机,试验结束时的冷却介质温度,若定额为30min及以下,取试验开始与结束时温度计读数的平均值;若定额为30～90min,取其1/2试验时间温度计的读数与结束时温度计读数的平均值。 8.3 电机绕组及其他各部分温度的测定 8.3.1 绕组温度的测定。

电机绕组的温度用电阴法测量,应优先采用双桥带电测温法。如电机有埋置检温计时,则用检温计测量。 8.3.2 铁芯温度的测定

铁芯温度用检温计或温度计测量。对大、中型温度计应不少于两支,取其最高值作为铁芯温度。 8.3.3 轴承温度的测定

轴承温度用温度计测量。对于滑动轴承,温度计放入轴承的测温孔内或者放在接近轴瓦的表面处,对于滚动轴承,温度计放在最接近轴承外圈处。 8.3.4 集电环温度的测定

电机停机后,立即用温度计测量集电环表面的温度,取测得的最高值作为集电环温度。 8.4 电机停机后测得温度值的修正

如电机各部分的温度或电阻是在切离电源后测得,则所测的温度值或电阻值应采用外推法修正到断电瞬间。 如在切离电源后,电机某些部分的温度继续上长则应取测得的最高数值作为相应于断电瞬间的温度。 8.4.1 外推法

电机切离电源后,应立即没最电阻或温度与对应的时间,在半对数坐标纸上绘制电阻R或温度θ对于时间t的冷却曲线(图3)。延长曲线与纵轴相交,其交点即为断电瞬间的电阻值或温度值。

图3

8.4.2 第一点读数的时间

采用外推法时,从电机切离电源至测得冷却曲线第一点读数的时间应尽可能短,一般应不超过表

2所规定的数值。如确因电机的转动惯量过大,不能在表2所规定的时间内测得第一点读数,则允许按该类型电机标准所规定的时间进行。

表2

8.5 温升试验方法

温升试验方法有直接负载法和等效负载法。应优先采用直接负载法。

等效负载法包括降低电压负载法和定子叠频法。等效负载法限于S1工作制电动机采用。如限于设备,对100kW以上的电机,允许采用降低电压负载法;;对立式或300kW以上的电机,允许采用定子叠频法。 8.5.1 直接负载法

直接负载法的温升试验应在额定频率、额定电压、额定功率或铭牌电流进行。 8.5.1.1 连续定额(S1工作制)电动机

试验时,被试电机应保持额定负载,直到电机各部分温升达到热稳定状态为止。试验过程中,每隔半小时记录被试电机的电压、电流和输入功率以及定子铁心、轴承、风道进出口的冷却介质和周围冷却介质的温度。如采用带电测温法时,还应每隔半小时以及试验结束前测量绕组的电阻。 试验期间,应采取措施,尽量减少冷却介质温度的变化。 为了缩短试验时间,在温升试验开始时,可以适当过载。

如采用外推法确定绕组的温升,电机停机后,应立即测量绕组的电阻。对采用外接冷却器及管道通风冷却的电机,在电机切离电源的同时,应停止冷却介质的供给。

对分马力电动机,温升试验用的支架及散热板,应按照附录C的规定。

如以铭牌电流进行温升试验,对应于额定功率时的绕组温升△θN(K)按下述方法换算: 当It-IN--IN在±10%范围内时:

当It-IN--IN在±5%范围内时:

式中IN-满载电流,即额定功率时的电流,A。从工作特性曲线上求得;

Lt-温升试验时的电流,A。取在整个试验过程最后的1/4时间内,按相等时间间隔测得的几个电流的平均值; △θ-对应于试验电流It的绕组温升,K。 8.5.1.2 短时定额(S2工作制)电动机

试验应从实际冷状态下开始。试验的持续时间按定额的规定。试验时,按照工作时限长短,每间隔5～15min记录一次试验数据。其他要求同8.5.1.1。

对应于额定功率时的绕组温升△θN按下述方法换算: 当It-IN-IN在±5%范围内时,按公式(17)进行换算。 当It-IN-IN不在±5%范围内时,应重做温升试验。 8.5.1.3 周期工作制定额(S3工作制)电动机。

如无其他规定,试验时每一个工作周期应为10min,直到是中部分温升达到热稳定状态为止。温度的测定应在最后一个工作周期中负载时间的一半终了时进行。为了缩短试验时间,在试验开始时,负载可适当地持续一段时间。

对绕线转子电动机,每次起动时,应在转子绕组中串入附加电阻或电抗,将起动电流的平均值限制在2倍额定电流(基准负载持续率时的额定电流值)范围内。每一工作周期的运行结束时,电动机应在3s内停止转动。其他试验要求同8.5.1.1。

对应于额定功率时的组温升△θN按8.5.1.2的规定换算。 8.5.2 等效负载法 8.5.2.1 降低电压负载法

采用降低电压负载法在进行下列温升试验:

a.以额定频率和额定电压进行空载温升试验,并确定此时的绕组温升△θ、铁心温升△θFeo。试验要求同8.5.1.1。

b.以额定频率、1/2额定电压和满载电流进行温升试验,并确定此时绕组温升△θr、铁芯温升△θFer。此时,满载电流按9.5.5的方法确定。试验要求同8.5.1.1。

对应于额定功率时的绕组温升△θN和铁心温升△θFeN(K)按下式确定:

Po-额定电压时的空载输入功率,W。由空载试验求取;Por-1/2额定电压时的空载输入功率,Wo由空载试验来求取。

8.5.2.2 定了叠频法

试验线路如图4所示。主电源和副电源均为发电机。副电源发电机的额定电流应不小于被试电机的额定电流,电压等级应与被试电机相同。

图4

U-主电源电压;j-主电源频率;U'-副电源电压;f'-副电源频率;U1-被试电机端电压;I1-被试电机定子电流;P1-被试电机输入功率

采用定子叠频法时,施于被试电机绕组的主、副电源的相序应相同。可在接线前由主、副电源分别起动被试电机,若转向一致,即为同相序。

试验时,首先由主电源起动被试电机,使其在额定频率、额定电压下空载运行。随后,起动副电源机组,将其转速调节到对应于某一频率f'的转速值。对额定频率为50Hz的电机,f应在38～42Hz范围内选择。然后,将副发电机投入励磁,调节励磁电流,使被试电机的定于电流达到满载电流值。在加载过程中,要随时调节主电源电压,使试电机的端电压保持定值,并同时保持频率f'不变,被试电机在额定电压、满载电流下进行温升试验。

满载电流值可按9.5.6或9.5.7的确定。试验要求同8.5.1.1。

在调节被试电机的负载时,如仪表指针摆动较大或被试电机和试验电源设备的振动较大。应先降低副电源电压,按另一个频率f'的值调整副电源机组的转速,再行试验。 9 效率、功率因数及转差率的测定 9.1 工作特性曲线的测取

工作特性曲线是电动机在额定电压和额定频率下,输入功率P1、定子电流I1、效率n、功率因数cosφ及转差率s与输出功率P2的关系曲线(图5)。

图5

工作特性曲线应在电动机的温度接近热状态时,正负数试验中测取。此时,在1.25～0.25倍额中功率范围内测取6～8点读数。每点应测取下列数值:三相电压、三相电流、输入功率及转差率。

如限于设备对立式和300kW以上的电动机或大于8极的200kW以上的电动机、允许按9.5.6圆图计算法或9.5.7等值电路法求取额定功率时的工作特性。 9.2 差率的测定

电动机转差率(或转速)的测量方法有下列几种: a.转差率测量仪; b.闪光法; c.感应线圈法; d.转速测量仪法;

e.十进频率仪法。 9.2.1 转差率测量仪

在被试电机转轴上做一个白色标记或安装一个齿盘。当电动机转动时,由光电传感器将转速变换成电脉冲信号,转差率测量仪将这一信号与电源频率信号进行运算处理后,可直接显示出被试电机的转差率。 9.2.2 闪光法

在电动机转轴的端面上。按极数画出不同数量的扇形片,并用荧光灯或氖灯照明。供给闪光的电源的频率必须与被试电机的电源频率相同。试验时,用秒表测定扇形片N次所需的时间t(s),转差率s按下式计算:

式中P-电动机的极对数; f1-电动机的电源频率,Hz。

为了观察清晰,可将交流电源经半波整流后供给闪光灯具。 9.2.3 感应线圈法

在电动机轴伸附近,放置一只带铁芯的多匝线圈,线圈与磁电式检流计或阴极示波器连接。试验时,用秒表测定检流计指针或示波皮形全摆动N次所需的时间t(s),转差率s按下式计算:

9.2.4 转速测量仪法

试验时,用转速测量仪电动机的转速n(r/min),并同时测量电源的频率f1。转差转s按下式计算:

式中:ns-对应于电源频率f1时的同步转r/min 9.2.5 十进频率仪法

使用同步电机型测功机同时,将十进频率仪接至该测功机的频率。被试电动机的转速nt(r/min)按下式计算:

压,旋转方向应与辅助电机相反,使被试电机运行在电磁制动状态。试验时,首先开动辅助电机,待机组机械且稳定后,在低电压下接通被试电机的电源。使定子电流达到额定值,预热10min。

接着,在1.1～0.5倍额定电流范围内测取5～7点读数,每点应同时读取被试电机的输入功率Pt、三相电流It和辅助电机的输入功率Pal。然后,断开试电机的电源,再读取辅助电机的输入功率Pa。测定完毕后,应立即停机,并迅速测量被试电机定子绕组的电阻。

如果在温升试验后立即进行本试验,则不需进行预热。 计算用高频杂散损耗P'sh(W),按下式求取:

高频杂散损耗Psh按公式(38)求取。 9.5.2.3 总杂散损耗的求取

分别绘制基频杂散损耗Psf及计算用高要散损耗P'sh对定子电流I1的关系曲线(图6)。因空载电流所引起的杂散损耗已包括在铁耗中,故被谋划杂散损耗应按计算电流I'1求取。计算电流I'1按下式计算:

式中In-试电机在额定电压时的空载电流。

从图6中量出对应于计算电流I'1的基频杂散损耗Psf和用高要散损耗P'sh的数值,被试电机的总杂散损耗Ps(W),按下式计算:

图6

如不测定基频杂散损耗,则总杂散损耗Ps也可按下式求取:

式中:c-各类型电动机的统计系数。 9.5.3 输入输出法 9.5.3.1 测功机输入输出法

用测功机输入输出法求取杂散损耗时,应按9.4.1和9.4.2的规定进行试验,按9.4.3对被试电机的转矩进行修正,由输入功率减去输出功率求得电动机的总损耗∑P。被试电机的杂散损耗Ps(W)按下式求取:

式中:铁耗PFe、机械耗Pfw由空载试验求得;定子绕组I2R损耗Pcui按试验时测得的电阻值求取;转子绕线I2R损耗Pcu2按试验时的转差率求取。

绘制负载上升及下降时杂散损耗对定子电流的关系曲线,取条曲线的平均值。各负载电流下的杂散损耗在平均曲线上查取。 9.5.3. 2回馈法

试验时,将被试电机与同规格的辅助电机用联轴联接。首先,被试电机以额定电压和额定频率作电动机运行,辅助电机以额定电压和低于额定频率作发电机2运行。改变辅助电机的频率将试电机的负载调节至额定值,运行到被试电机达到热稳定状态,然后在1.25～0.25倍额定功率范围内,测取5～6点读数。每点应测取被试电机的输入功率P1及辅助电机的输出功率P'2,两者的电流、定子绕组的电阻及转差率。用闪光法测量辅助电机的转差率时,闪光灯应由辅助电机的电源馈电。

被试电机和辅助电机的总杂散损耗∑Ps按下式计算:

式中:∑P-被试电机和辅助电机除杂散损耗外的其他损耗之和。

其中:铁耗、机械耗由空载试验求得;定子绕组I2R损耗按试验时的电阻值求取;转子绕组I2R损耗按电机的运行状态分别求取。

作电动机运行时,转子绕级I2R损耗Pcu2按下式求取:

作发电机运行时,转子绕组I2R损耗P'cu2按下式求取:

试式电机的杂散损耗按下式计算:

然后,将辅助电机的电源频率增加,使其在额定电压和高于额定频率下作电动机运行,此时,试电机仍保持额定电压和发电机运行。按上述方法测取种种数据并求取各种损耗。被试电机的杂散按公式(45)计算。此时,式中的Pcu2应为被试电机运行在发电机状态下的转子绕组I2R损耗;P'cu2应为辅助电机运行在电动机状态下的转子绕组I2R损耗。

绘制被试电机在电动机运行和发电机运行时杂散损耗与定子电流的关系曲线,取两条曲线的平均值。各负上的杂散损耗在平均曲线上查取。

9.5.4 额定电压负载法被试电机应按9.1的规定测取工作特性曲线.各种损耗按9.5.1确定.电动机的输出功率P2(W)按下式求取:

电动机的效率按公式(31)求取。 9.5.5 降低电压负载法 9.5.5.1 试验方法

首先被试电机在额定频率、1/2额定电压和1/2额定电流下,运行到接近热稳定状态。然后,保持额定频率和1/2额定电压不变,在0.6倍额定电流至国电流范围内测取5～7点读数。每点应测取下列数值:三相电压Ur、三相电流I1r、输入功率P1r及转差率s。测定完毕后,立即停机,并迅速测量定子绕组的电阻。 将测得的转差率按9.5.1d换算到基准工作温度。作I1r=f(P1r)和sref=f(P1r)曲线(图7)。

9.5.5.2 效率的计算

额定功率时的效率按下述方法求取:

a.假定定子电流I1r为1/2额定电流,从图7中查得对应的输入功率P1r,则额定电压时的输入功率P1按下式求取:

b.额定功率时的定子电流I1按下式求取:

式中:I0、P0-分别为电动机在额定电压时的空载电流和空载损耗,从空载特性曲线上求取; I0r、P0r-分别为电动机在电压Ur时的空载电流和空载损耗,从空载特性曲线上求取。 c.额定功率时的转差率srdf,根据定子电流I1r从图7中求得; d.各种损耗按9.5.1确定;

e.电动机的输入功率P2按公式(46)计算;如求得的输出功率P2与额定功率PN之差大于额定功率的 0.1%时,则应重新假定定子电流I1r,a～e项的计算; f.电动机的效率按公式(31)求取。 9.5.6 圆图计算法

圆图计算法就是根据电动机的空载试验和堵转试验数据,利用圆图求取额定时的效率、功率因数及转差率的一种方法。此时,电动机应按7.1.1.4和7.2的规定进行堵转试验。

圆图计算法公式中的电压、电流、电阻均为相电压(V)、相电流(A)、相电阻(Ω)的三相平均值,功率为三相功率值(W)。

9.5.6.1 绕线转子电动机和普通笼型电动机*的圆图计算法 圆图计算法所需参数如下:

a.定子绕组电阻R1ref:换算至基准工作温度时的电阻值。

b.转子绕组电阻R2ref(对绕线转子电机):折算到定子侧的电阻值,折算方法如下:

式中:R2ref-换算至基准工作温度对转子绕组的电阻: KV-变压比,按下工求取:

式中:U10-定子绕组的相电压; U20-转子绕组的相电压。 c.由空线试验求得的参数: 空载电流的有功分量:

*普通笼型电动机是指笼型转子由同样高度的导条组成,并且其高度对铜导条不大于10mm,对铝导条不大于 6mm。空载电流的无功分量:

d.由额定频率堵转试验求得的参数: 等值阻抗:

等值电阻:

等值电抗:

再按下述方法求出参数R、X、Z的数值对A、E、B级绝缘:

对F、H级绝缘:

堵转电流值:

堵转电流的有功分量:

堵转电流的无功分量:

额定功率PN进的效率、功率因数及转差率按下列步骤求取:

由tgα=H-K求出α、cosα、sinα

定子电流:

功率因数:

转差率:

各种损耗:铁耗PFe、机械耗Pfw、定子绕组I2R损耗Pcu1、杂散损耗Ps按9.5.1的规定求取转子绕组I 2R损耗Pcu2按下式求取:

总损耗:

效率:

9.5.6.2 深槽和双笼型电动机的圆图计算法 圆图计算法所需参数如下:

a.定子绕组电阻R1ref:换算至基准工作温度时的电阻值。 b.由空载试验求得的参数: 空载电流的有功分量:

空载电流的无功分量:

c.由额定频率堵转试验求得的参数: 等值阻抗:

等值电阻:

等值电抗:

d.由1/2额定频率堵转试验求得的参数: 等值阻抗:

等值电阻:

等值电抗:

e.按下述方法求出修正后的参数R、X、Z的数值:

等值电阻:

对A、E、B级绝缘:

对F、H级绝缘:

等值电抗:

等值阻抗:

f.堵转电流值:

堵转电流的有功分量:

堵转电流的无功分量:

额定功率PN时的效率、功率因数及转差率按下列步骤求取:

由tgα=H-K求出α、cosα,sinα

定子电流:

功率因数:

转差率:

各种损耗:铁耗PFe、机械耗Pfw、定子绕组I2R损耗Pcw1、杂散损耗Ps按9.5.1的规定求取。转子绕组I2R损耗Pcu2按下式求取:

总损耗:

效率:

9.5. 7等值电路法

等值电路法就是根据电动机的空载试验和堵转试验数据利用等值电路求取工作特性的一种方法。此时,电动机同应按7.2的规定进行堵转试验。 等值电路参数及工作特性按附录B求取。 10 短时过转矩试验

短时过转、试验庆在额定电压、额定频率下进行。

试验时,电动机在热状态下,逐渐增加负载,使其转矩达到GB 755-81或各类型电机标准所规定的地转矩数值,历时15s。

如限于设备,允许在试验时用测量定子电流代替转矩的测量,此时定子电流值应等于1.1倍的过转矩倍数乘以额定电流值。 11 最大转矩的测定

最大转矩的测量方法有下列几种: a.测功机或校正过直流电机法; b.转矩测量仪法; c.转矩转速仪法; d.圆图计算法。

采用上述a、b、c三种时,庆在额定频率、额定电压下进行测定,如试验电压不能达到额定电压,最大转矩值应按11.5换算。

11.1 测功机或校正过直流电机法

用测功机或校正过直流电机作被试电机的负载,最大转矩从测功机磅秤上读出,或按试验时的转速和直流电机的电枢电流I2,从直流电机的校正曲线Td=f(I2)上求得。

直流电机可用准确度为1%的测功机校正或用损耗分析法校正。校正方法及使用时的要求同9.4.1。 试验时,将被试电机与测功机或校正过直流电机用联轴联接,使两者的旋转方向一致。逐渐增加被试电机的负载至测功机磅读数或校正过直流电机的电枢电流出现最大值,读取此数值和被试电机的端电压。采用校正过直流电机时,需同时读取转速值。

试验过程中,应防止被试电机过热而影响测量的准确性。被试电机的端电压应在其出线上测量。 11.2 转矩测量仪法

用转矩测量仪法测定最大转矩时,必须测取试电机的转矩转速特性曲线,最大转矩从曲线上求取。

转矩转速特性曲线可逐点测定后由人工描绘,也可用自动记录仪直接描绘。对分马力和小型电机,这两种方法均可采用。对滚动轴承的中型电机应采用前者。逐点测定转矩转速特性曲线时,测取的点数应满足正确求取各种转矩(最大转矩、最小转矩、同步转矩堵转转矩)的需要。在这些转矩附近。测量点应尽可能密一些。 试验过程中,应防止被试电机过热而影响测量的准确性、必要时,转矩转速特性曲线可分段测量。

11.2.1 以直流电机作负载时,被试电机与传感器、直流电机用联轴器联轴。直流电机他励,其电枢由可高电压和可变极性的电源供电。被试电机与直流电机的转向应一致,调节直流电机的电源电压,逐渐式电机的负载,并同时读取转矩,转速和电压值。或用自动记录仪描绘转矩转速特性曲线和被试电机端民转速的关系曲线。 用自动记录仪描绘曲线时,建议在被试电机转速上升和下降的情况下测取两条转矩转速特性曲线,取其平均值。每条曲线的描绘时间应不少于15s。 11.3 转矩转速仪法

转矩转速仪是应用电动机在空载起动过程中,其加速度正比于电机转矩的原理而制成的摄取转矩转速特性曲线的仪器。

本方法限于大、中型电机采用。

为了提高测量的准确性,试验时,应按被试电机的起动时间,正确选取微分参数和滤波参数;显示图形的线条要线,干扰纹波要小;转矩定标要尽量准确。并应同时摄取被试电机端电压与转速的关系曲线。 11.4 圆图计算法

如限于设备,对立式电机和100kW以上的电机,允许采用圆图计算法求取最大转矩。此时,电动机应按7.1.1.4的规定进行堵转试验。

圆图计算法公式中的电压、电流和电阻为相电压(V)、相电流(A)和相电阻(Ω)的在相平均值;功率为三相功率值(W)。

11.4.1 圆图计算法所需参数

a.定于绕组电阻R1ref:换算至基准工作温度时的电阻值;

b.由空载试验求得的参数; 空载电流的有功分量

空载电流的无功分量:

c.由堵转求得的参数: 堵转电流:

堵转功率:

堵转电流的有功分量:

堵转电流的无功分量:

11.4.2 最大转长的求取:

由tgβH-K1求出β、tgβ-2

最大转矩倍数:

式中:c-对10kW及以上的笼型电机,取c=0.9;对绕线转子电机和小于10kW的放型电机。最大转矩:

式中:TN-额定转矩,N·m。 11.5 最大转矩值的换算

当试验电压在0.9～1.1倍额定电压范围内时,最大转矩Tmax按下式求取:

式中:Tmaxc-在试验电压Ut下测得的最大转矩,N·m。

当试验电压低于0.9倍额定电压时,应在1-3～2-3额定电压范围内,均匀测取三个不同电压最大转矩值。作lgTmaxt=f(lgUt)曲线、延长曲线,求出对应于额定电压时的最大转矩Tmax。 12 最小转矩的测定

笼型电机在起动过程中最小转矩的测量方法有下列几种:

a.测功机或校正过直流电机法; b.转矩仪法; c.转矩转速仪法。

测定时,被试电机应接近实际冷状态 在额定频率和额定电压下进行。如试验电压不能达到额定电压,最小转矩值应按12.4换算。

12.1 测功机或校正过直流电机法

用测功机或校正过电机作被试电机的负载,最小转矩从测功机磅秤上读出,或按试验时的转速和校正过直流电机的电枢电流,从直流电机的校正曲线Td=f(Ia)上求得。 直流电机的校正和使用时的要求同11.1.

试验时,将被试电机与测功机或校正过直流电机用联轴器联接,先在低电压下确定被试电机出现最小转矩的中间转束即同步转速的1-13～1-7范围内的某一,机组在该转速下能稳定运行而不升速)。断开被试电机的电源,调节测功机或校正过直流电机的电源电压,使其转速约为中间转速的1/3。然后 ,合上被试电机的电源,迅速调节测功机的电源电压(或励磁电流)或校正过直流电机的电源电压,直至测功机的磅秤读数或校正过直流电机的电电流出现最小值,读取此数值和被试电机的端电压。采用校正过直流电机时,需同时读取转速值。 用测功机作负载时,当测功 被试电机的转向相同,而不能测得最小转矩时,可改变测功机电源电压的极性再行测试。

12.2 转矩测量仪法

用转矩测量仪法测定最小转矩时,必须测取被试电机的转矩转速特性曲线,最小转矩从曲线上求取。 试验方法及要求同11.2。转矩转速曲线应从堵转状态开始转速逐渐升高进行测取。 12.3 转矩转速仪法

用转矩测量仪法测定最小转矩的方法同11.3. 12.4 最小转矩值的换算

当试验电压在0.95～1.05倍额定电压范围内时,最小Tmin按下式求取:

式中:Tmin-在试验电压U1下测得的最小转矩,N·m。

当试验电压低于0.95倍额定电压时,应在1-3～2-3额定电压范围内均匀测取三个不同电压下的最小转矩值。作1gTmint=f(lgUt)曲线,延长曲线,求出对应于额定电压时的最步转矩Tmin。 13 超速试验

如各类型电机标准中无规定时,超速试验允许在态下进行。对大型电机,允许对转子单独进行超速。 试验时,将电动机的转速提高到1.2倍最高额定转速或各类型电机标准中规定的转速,历时2min。 超速的方法有下列两种: a.提高被度电机的电源频率;

b.用原动机直接驱动或通过变速被试电机。

超速试验时,应采取安全防护措施,尽可能远距离测量转速。 14 噪声的测定

噪声的测定按GB 2806-81《电机噪声测定方法》进行。 15 振动的测定

振动的按GB2807-81《电机振动测定方法》进行。 16 短时升高电压试验

短时升高电压试验应在电动机空载运转状态下进行。对绕线转子电机(大型2、4极电机除外)及交流换向器电动机,应在转子静止及开路状态下进行试验。型式试验时,该项试验应在超速试验之后进行。

试验时,将电动机的电压升高到GB 755-1所规定的数值,试验时间为3min。对在130%额定电压下,空载电流超过额定电流的电动机。试验时间可缩短至1min。

升高试验电压时,允许同时提高被试电机的电源频率,但不应超过1.15倍额定频率值或超速试验中所规定的转速值。 17 耐电压试验

电源的频率为50Hz,电压波形应尽可能为正弦波形。 17.1 试验要求

a.耐电压试验在电机静止的状态下进行。试验前,应先测量绕组的绝缘电阻。如需要进行超速和短时过转矩试验时,该项试验应在这些试验之后进行型式试验时,该项试验还应在温升试验后电动机接近热状态下进行。

b.试验时,电压应施于绕组与机壳之间,此时其他不参与试验的绕组均应和铁芯及机壳连接。对额定电压在1kV以上的电机,若每相的两端均单独引出时,则应每相逐一进行试验。 c.试验变压器应有足够的容量,可按下列方法选择:

对低压电动机,每1kV试验电压,试验变压器的容量应不小于1kVA;

对高压电动机,当其电容量较大时,试验变压器的容量应大于下式求得的计算容量Sτ(kVA):

式中:C-被试电机的电容量,F; Ut-试验电压,V;

UTN-试验变压器高压侧的额定电压,V。

对分马力电动机,每1kV试验电压,试验变压器的容量应不小于0.5kVA;

d.额定电压在3000V及以上的电动机进行耐电压试验时,建议在试验变压器接线柱与被试绕组之间并联接入一放电球。试验电压应在试验变压器的高压侧进行测量。

e.试验前,应采取切实安防护措施,试验中发现异常情况,应立即切断试验电源。并将绕组对地放电。 17.2 试验电压和时间

试验电压的数值按GB 755-81及各类型电机标准的规定。

试验时,施加的电压应从不超过试验电压全值的一半开始,然后稳步地或分段地以每段不超过全值的5%增加至全值。电压自半值增加至全值的时间应不少于10s。全值电压试验时间应维持1mn。

对功率为5kW及以下,额定电压为660V及以下大批连续生产的电机,进行检查试验时,允许用规定的试验电压数值的120%、历时1s进行试验。 18 转动惯量的测定 18.1 悬挂转子摆动法 18.1.1 单钢丝法

试验要求及按JB949-67《小型电机转子转动惯量的测量方法》。 假转子的转动惯量J'(kg·m2)由下式计算:

式中D-圆柱体直径,m;

m-直径D部分的圆柱体质量,kg。

被试电机转子的转动惯量J(kg。m2)按下式计算:

式中:T-试电机转子的转动周期平均值,s; T'-假转子的摆动周期平均值。 18.1.2 双钢丝法

用两根平行的钢丝将被电机转子悬挂起来,使其转轴中心线与地面垂直。扭转转子使其产生以轴线为中心的摆动。距转轴中心线的扭角应不大于10°。仔细测取若干次摆动所需的时间,求出摆动周期的平均值T。转动惯量J(kg。m2)按下式求取:

式中:g-重力加速度,m/s2; α-两钢丝之间的距离,m; l-钢丝的长度,m;

m-被试电机转子质量,kg。 18.2 空载减速法

此法用地测定功率为100kW以上电机的转动惯量。

试验时,使被试电机的转速提高并超过同步转速,然后,切断电源中脱开驱动机械,在1.1～0.2倍同步转速人,测定转速变化△n(r/1in)所需的时间△t(s)。转动惯量J(kg·m2)按下式计算:

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