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                電機效率確定方法及分類淺析

                發布時間:2019-05-31 07:52:00 點擊:    

                 
                 

                無錫伯頓起重電機2019年5月31日訊  三相異步電動機效率的確定方法有多種,大體可分為三大類:第一類直接測定法,第二類間接測定法(又稱為損耗分析法),第三類為通過簡單試驗后再利用理論計算的方法。

                各類試驗方法特點及適用性

                第一類方法直觀、簡單、相對精度也較高,但不利于對電機性能的具體分析并有針對性地改進;第二類方法試驗項目較多,費時費力,還有較多的計算量,綜合精度也不如第一種,但它能顯示出決定電機效率各主要組成部分的具體情況,從而便于對電機設計、工藝及制造中的問題有針對性地加以分析,并通過改進使電機性能達到要求或進一步提高;第三類是在試驗設備不足時所用的方法,準確度最差。目前絕大部分電機的技術條件中規定的效率限值都是要求使用第二類方法(損耗分析法)進行效率確定的。


                試驗方法分類

                GB/T 1032參考了IEC和NEMA有關標準,進一步將三相異步電動機效率的確定方法進行了分類,并用代號表示。

                A法——輸入-輸出法。通常僅限用于額定功率≤lkW或效率指標≤80%的電動機。

                B法——輸入、輸出損耗分析法實測雜散損耗。對測量僅器儀表的準確度要求較高(一般要求不低于0.2級)

                C法——損耗分析間接法(回饋)實測雜散損耗

                E法——損耗分析法及實測雜散損耗

                E1法——損耗分析法推薦雜散損耗

                F法——等效電路法及實測雜散損耗

                F1法——等效電路法及推薦雜散損耗

                G法——降低電壓負載法及實測雜散損耗

                G1法——降低電壓負載法及推薦雜散損耗

                H法——圓圖計算法


                A法測定效率——效率的直接測定法

                A法被稱為“效率的直接測定法”,又常被稱為“輸入-輸出法”,因試驗時能直接得到求取效率的兩個數據——輸入電率P1和輸出機械功率P2而得名。

                ● 試驗設備要求

                本方法關鍵在于具備能直接測定電動機輸出機械功率(或轉矩)的測功設備。所用測功機的功率(或轉矩傳感器的標稱轉矩),在與被試電機同樣的轉速下,應不超過被試電機額定功率(或轉矩)的2倍。

                當使用校正的直流電機時,所用直流電機的校正應在發電機狀態下進行。試驗時,直流電機的轉向和勵磁電流應與校正時相同。試驗過程中,勵磁電流應保持不變。

                試驗方法說明

                在被試電機加規定的負載,運行到溫升穩定或規定的時間后(采用后一種方法時,被試電機繞組所達到的溫度與實際溫升穩定所達到的溫度之差應不超過5K),調節負載在1.5-0.25倍額定功率范圍內變化,測取負載下降和上升時的兩條工作特性曲線。每條曲線測取不少于6點讀數,每點讀數包括:三相線電壓(應保持額定值)、三相線電流I1(A)、輸入功率P1(W)、轉速n(r/min)、輸出轉矩T(N·m),有條件時還應記錄輸出功率P2(W)。最后斷電停機,在規定的時間內(標準中有規定)測得定子繞組的直流電阻R1(Ω),否則應按熱試驗后求取熱電阻的有關規定進行外推修正。在有條件時,優先采用帶電測量(疊加法)或事先在繞組中埋置熱電偶或銅(鉑)熱電阻等溫度傳感器獲得每點定子繞組溫度或電阻的方法。試驗時,還應記錄環境溫度θ(℃)。


                試驗結果的處理方法

                (1)輸出轉矩修正

                對用測功機測得的各點輸出轉矩值,應再補加測功機風摩耗所消耗的轉矩值后才是被試電動機的輸出轉矩,具體見式(1)

                TC=T1+Tfw………………(1)

                式(1)中:

                TC—一修正后的電動機輸出轉矩(N·m):

                T1——試驗時測功機顯示的轉矩值(N·m);

                Tfw—一測功機的風摩損耗轉矩(N·m),Tfw按式(2)求得:

                起重電機,YZR起重電機,YZB起重電機

                式(2)中:

                P1——電動機在額定電壓下驅動測功機時的輸人功率(W),此時測功機的電樞和勵磁回路均應開路;

                Td——風摩損耗轉矩試驗時測功機的轉矩值(N.m);

                P0——電動機的空載損耗(W);

                nt——風摩損耗轉矩試驗時電動機的轉速(r/min)。

                (2)輸出轉速修正

                試驗時的冷卻介質溫度應換算到25℃,此時,電動機的轉速應按式(3)換算。

                起重電機,YZR起重電機,YZB起重電機

                式(3)中:

                n ref——換算到冷卻介質為25℃時的轉速(r/min);

                nt——試驗時測得的轉速(r/min);

                Δθ2——試驗時的轉子溫升(K),若無法測得,可用定子要升代替;

                θt——試驗時冷卻介質溫度(℃):

                ns—被試電機的同步轉速(r/min);

                K——計算常數,銅導體為235,鋁導體為225。

                (3)定子繞組損耗修正

                定子繞組損耗I2R的修正量ΔPcu1(W)按式(4)計算:

                式(4)中:

                It——試驗時的定子線電流(A);

                Δθ1——試驗時的定子溫升(K);

                Rt——試驗時的定子線電阻(Ω)。

                (4)被試電機修正后的輸出功率

                被試電機修正后的輸出功率P2(W)按式(5)計算。

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                (5)求取各測點效率

                用下式求取各試驗測點的效率η(%),具體見式(6)

                (6)效率曲線的繪制和滿載效率的確定

                用上述計算出的各點效率值作效率與輸出功率的關系曲線η=f(P2),對測試出負載上升和下降兩條曲線的,還應繪出“平均曲線”。從平均曲線上查出對應于被試電機額定輸出功率P2=PN時的效率值,即為該電機的實際滿載效率值。


                ● GB/T 755.2規定對試驗結果的處理方法及一些觀點

                GB/T 755.2規定,“當電機在額定轉速、額定電壓和額定電流下運行時,輸出與輸入之比即為效率。試驗應在盡可能接近額定規定的時間終了時所達到的溫度下進行,繞組電阻不必作溫度修正?!?/span>

                該標準沒有講述其他電流點的測試和效率的計算以及繪制效率與輸出功率的關系曲線的問題,并且用于效率計算的兩個數據是在“額定轉速、額定電壓和額定電流下運行時”取得的。從字面上來理解,可認為這樣求得的效率即為額定功率時的效率。

                但是在實際試驗中,上述工作狀態時電動機的輸出功率不一定是額定值(當然輸入功率也不會是額定值了),自然由此求得的效率也不一定是額定功率時的數值了。這項差異在某些試制產品上有時會較大。

                因采用“輸入、輸出法”的最大特點就是可直接獲得額定輸出功率或輸出轉矩,如不直接計算效率,優勢將減小。因此,應將“當電機在額定轉速、額定電壓和額定電流下運行時”改為“當電機在額定電壓、額定頻率和額定輸出功率(或額定轉矩)下運行時”。另外,該標準規定電阻不用進行溫度修正,使得計算得以簡化。但在一定程度上會造成不同環境溫度試驗值的差異。

                 
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