相永磁同步电动机试验.docx
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相永磁同步电动机试验
异步起动三相永磁同步电动机的起动电流和起动转矩较大，试验时将涉及到危险的电流、电压和机械力，所以应对被试电机的安装及运转情况进行检查，对所有试验应采取安全防护措施，以保证各项试验顺利进行。
所有试验应由有相关知识和有经验的人员操作。
6.1.2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100%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10至12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I0、U0、P0，并应测取θ0或R0，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R1、初始温度θ1及测取的每点温度，可确定每个电压点处的端电阻R0。
当按B法（见10.2.2条）测定电机效率时，必须测取每点的θ0或R0；
66.3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。
6.3.1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电动机铁心的温度和环境温度。
6.3.2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，ab环境温度。
7堵转试验
7.1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，试验必须从速进行。
试验时，施于定子绕组的最高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，其间、共测取5～7点读数，每点应同时测取下列数值：
UK、IK、TK或PK。
每点读数时，通电持续时间应不超过10s，以免绕组过热。
7.1.2如限于设备，对100kW以下的电动机，堵转试验时的最大IK应不低于4.5倍IN；对100kW～300kW
的电动机，应不低于2.5～4.0倍IN；对300kW～500kW的电动机，应不低于1.5～2.0倍IN；对500kW
以上的电动机，应不低于1.0～1.5倍IN。
在最大电流至额定电流范围内，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-
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。
图3堵转特性曲线（Ⅱ）
7.1.3对100kW以上的电动机，如限于设备不能实测转矩时，允许用公式（13）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UK、IK和PK。
试验结束后，立即测量定子绕组的端电阻。
K=f（UK）
TK=f（UK）
GB/T××××—××××
I
87.2试验结果计算
7.2.1堵转电流和堵转转矩的确定
KN则额定电压下被试电机的堵转电流KNI和堵转转矩T（N·m）按下式求取：
NIKN
U′
U′
U.
UK.
N
I.=K
KTKN
式中：
U——额定电压值，V；N
=
U——堵转时最高试验电压值，V；K
7.2.2转矩计算
GB/T××××—××××
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和堵转转矩TKN可由图2堵转
U、IK和U′值，特性曲线查取；若堵转试验时的最大电压低于0.9倍UN，则可由图3堵转特性曲线查取K
·······················（12）
······················（13）
···········································（14）
U.
UK.
U′——电压-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，V；
KI——试验电压为UK时测得的堵转电流值，A
KT——试验电压为UK时测得的堵转转矩值，N·m。
如堵转时不实测堵转转矩，则堵转转矩TK（N·m）可按下式计算：
Kcu1
）U′2
U′
.PKSP.
T.（
KT=9.549.K
式中：
PK
P
Sn
堵转时的输入功率，W；
堵转时的定子绕组I2R损耗，W；
PKS=0.10PK;
同步转速，r/min；
PKcul
P堵转时的杂散损耗（包括铁耗），W；对低压电机，取PKS=0.05PK;对高压电机，取KS
ns
8负载试验
8.1概述
进行负载试验的目的是确定电机的效率、功率因数、转速和电流。
其它试验中，有的项目也是带负
载进行的。
负载机械与电机轴线应对中并保证安全。
读取读数的过程是先读取最大负载时的读数，然后
读取较低负载时的读数。
试验应在额定电压和额定频率下进行。
开始读取试验数据之前，定子绕组温度与额定负载热试验时
8.2额定电压负载试验
测得的温度之差应不超过5℃。
用合适的设备（如测功机，陪试电机等）给电动机加负载。
用符合4.2.3款要求的转矩测量仪器测
量转矩。
99各项损耗的确定
9.1规定温度下定子绕组I2R损耗
式中：
I1
规定负载状态下测得的线电流有效值或计算值（A）
换算到规定温度θs时的绕组端电阻（Ω）
根据相关标准或协议，按9.1.1条或9.1.2条规定,确定θs值。
9.1.1规定温度θs为换算到基准冷却介质温度为25℃时的绕组温度。
N
Rs
θa
额定负载热试验结束前测得的定子绕组最高温度（℃）
额定负载热试验结束时冷却介质温度（℃）
式中：
θ
注：
重复生产的复制电机（duplicatemachine），可不做热试验，用已有的θs值。
9.1.2规定温度θs为按绝缘结构热分级规定的基准温度θref（见表2）
θ
表2
基准温度θref
绝缘结构热分级
（℃）
130（B）95
155（F）115
180（H）130
9.3风摩耗Pfw
见6.2。
9.4负载杂散损耗
9.4.1概述
GB/T××××—××××
在六个负载点处给电机加负载。
四个负载点大致均匀分布在不小于25％到100％额定负载之间（包
括100％额定负载），在大于100%但不超过150%额定负载之间适当选取2个负载点。
电机加负载的过程是
从最大负载开始，逐步按顺序降低到最小负载。
试验应尽可能快地进行，以减少试验过程中电机的温度
变化。
在每个负载点处，测取U、I1、P1、Td、、f（或n）、θt（或Rt
）及θf。
推荐使用温度传感器（埋置于定子线圈端部）测量绕组的温度。
当按B法测定电机效率时，必须测取每点的θt或Rt
。
每个负载点处定子绕组的电阻值也可用本条的a）或b）规定的方法确定电阻值。
a）100%额定负载及以上各负载点的电阻值是最大负载点读数之前的电阻值。
小于100%额定负载各
点的电阻值按与负载成线性关系确定，起点是100%额定负载时的电阻值，末点是最小负载读数之后的电
阻值。
b）负载试验之后，立即测取定子绕组端电阻，将此电阻作为各负载点的电阻值。
Pcu1s=1.5I1
2Rs······························································（15）
θs=θN-θa+25·····························································（16）
s=θref······························（17）
如按照低于结构使用的热分级规定温升或温度限值，则应按该较低的热分级规定其基准温度。
9.2铁耗PFe
见6.2。
负载杂散耗是指总损耗中未计入定子I2R损耗，铁耗及风摩耗之和的那一部分损耗。
9.4.2输入—输出法间接测量负载杂散损耗
9.4.2.1试验方法
10K1
tR=1R.
1K1
θ1
R1
1
见8.2
见8.2
见5.2
见5.2
铜：
K
K
按下式计算各负载点P2
1
θt
式中：
I
9.4.2.2.3剩余损耗PL
式中：
2
1=235；铝：
K1=225。
T.n
2P=
式中：
T=Td+kd，kd求取方法见附录A
Td和n
9.4.2.2.4剩余损耗PL试验数据的回归分析
L
见8.2
为剩余损耗。
P1
P2
Pcu1
PFe
Pfw
见8.2
见式（19）
见式（17）
见6.2
见6.2
式中：
T
.9549
A.P=T
间接测量法需做额定负载热试验（见11.7.1条）；负载试验（见8.2条）和空载试验（见第6.1条）。
测出总损耗，从中减去定子I2R损耗，铁耗及风摩耗之和，可确定负载杂散损耗。
B法确定电机效率时，
采用本方法。
Pcu1=1.5I1
2Rt···························································（18）
·······························································（19）
································································（20）
·························································（22）
按下式计算各个负载点Pcu1：
各个负载点的输入功率减去输出功率，再减去试验温度下的定子I2R损耗，铁耗与风摩耗之和，即
PL=P1-P2-（Pcu1+PFe+Pfw）······································（21）
相关系数γ，对于B法，γ≥0.90。
若相关系数γ（见附录B）小于上述规定值，删除最差的点，重新回归分析，如果γ≥规定值，则
GB/T××××—××××
9.4.2.2剩余损耗PL
9.4.2.2.1定子绕组I2R损耗Pcu1（W）
式中Rt为试验温度下的端电阻，如测量θt，则Rt为：
9.4.2.2.2输出功率P2
由于PL与T2呈线性关系，对其进行线性回归分析（见附录B）得到回归方程：
9.4.2.3负载杂散损耗Ps
t
θ+
θ+
+
求得斜率A之后，每个负载点的Ps由下式计算：
B
见9.4.2.2.2，A和B按附录B求取。
用第二次回归分析结果。
如果γ仍小于上述规定值，说明测量仪表（包括转矩测量仪）或试验读数，或
两者均有较大误差。
应分析产生误差的根源并校正再重复做试验。
································································（23）T2A.P=S
11式中：
T见9.4.2.2.2
A见9.4.2.2.4
9.5总损耗及输出功率的确定
9.5.1修正过的总损耗ΣP
cu1s见9.1
见6.2
见6.2
见9.4.2.3
式中：
P
PFe
Pfw
9.5.2输出功率P2
见8.21式中：
P
ΣP见9.5.1
10效率的确定
P
η=
P
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ΣP=Pcu1s+PFe+Pfw+Ps···················································（24）
P2=P1–ΣP·······························································（25）
10.1概述
效率是以同一单位表示的输出功率与输入功率之比，通常以百分数表示。
输出功率等于输入功率减
去总损耗，若已知三个变量（输入，总损耗或输出）中的两个，就可用下式求取效率η：
（%）···················································（26）
（%）···················································（27）=（1
2×100
1
.∑p
×100）
P
1
式中：
P
Ps
ΣP
η
见9.5.22
见8.2P1
见9.5.1
除非另有规定，应在额定电压和额定频率状态下确定效率。
若电压没有显著偏离额定值且电压对称
性符合4.1.1.2条的要求，则由此试验数据求得的效率值是准确的。
10.2效率试验方法
可用以下试验方法确定电动机的损耗和效率。
按相关标准或协议的规定，选择其中的一种方法确定
电机的效率。
推荐采用B法。
a）A法——输入——输出法；
b）B法——损耗分析及输入—输出法间接测量杂散损耗；
此法是用测得的输出功率与输入功率之比计算效率。
试验时，被试电机在额定负载下应达到热稳定状态。
按8.2条规定的方法进行负载试验。
按16.1条给出的A格式计算电机性能。
10.2.1A法——输入—输出法
10.2.1.1试验过程
10.2.1.2计算格式
10.2.2B法——测量输入—输出功率的损耗分析法
12+225aN1
GB/T××××—××××
测量电功率（含仪用互感器），转矩和转速所用仪表的准确度等级应符合4.2.2，4.2.3，4.2.4和
4.2.5的要求。
这对采用B法测定电机效率尤为重要。
10.2.2.1试验程序
成。
推荐先进行热试验，这样有利于电机摩擦损耗稳定，紧接其后进行负载试验，最后进行空载试验。
如不能按上述顺序连续进行试验，在进行负载试验之前，电机必须达到额定负载热试验时的热稳定状态。
10.2.2.1.1负载试验
试验应按8.2的要求进行并测取有关数据。
开始记录试验数据之前，定子绕组温度与额定负载热试
验记录的最高温度之差应不超过5℃。
试验应尽可能快进行，以减少试验过程中电机的温度变化。
B法试验主要由额定负载热试验（见11.7.1），负载试验（见8.2）和空载试验（见6.1）三部分组
按附录A提出的方法，求取转矩读数修正值kd，测功机或转矩传感器应按与负载试验相同转向进行
校正。
10.2.2.1.2空载试验
空载试验见6.1条。
开始记录试验数据之前，电机应空载运行，直至输入功率稳定（见6.1条）。
10.2.2.2各项损耗的确定
10.2.2.2.1定子绕组在规定温度下I2R损耗Pcu1s
····························（28）5.111NcuPs=K+θ.
1K+N
式中：
I1
RN
见10.2.2.1.1
见11.7.1
见11.7.1
见11.7.1
θa
θN
10.2.2.2.2铁耗PFe
10.2.2.2.3风摩耗Pfw
10.2.2.2.4负载杂散损耗Ps
10.2.2.3计算格式
IR.
按6.2条确定。
按6.2条确定。
按9.4.2条确定。
按16.2条给出的B格式计算电机的性能。
11热试验
θ
θ
11.1目的
热试验的目的是确定在规定负载状态下运行时的电机某些部分高于冷却介质温度的温升，以下各条
是试验方法及数据处理的导则。
11.2一般性说明
应对被试电机予以防护以阻挡皮带轮、皮带以及其他机械产生的气流对被试电机的影响，一般非常
轻微的气流足以使热试验结果产生很大的偏差。
引起周围空气温度快速变化的环境条件对温升试验是不
适宜的，电机之间应有足够的空间，容许空气自由流通。
11.3温度测量方法
有以下三种测量温度的方法：
a）温度计法；
b）电阻法；
c）埋置检温计法。
131N
GB/T××××—××××
11.3.1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，温度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。
11.3.2电阻法
用电阻法测取绕组温度时，冷热态电阻必须在相同的出线端上测量。
绕组的平均温升Δθ（K）按下
式计算：
········································
（29）θ.+Δθ=（θ+）θKa111
1
θ
介质；
R.R
R
式中：
RN——额定负载热试验结束时的绕组端电阻，（Ω）；（见11.7.5）
R1——温度为θ1时的绕组初始端电阻，（Ω）；
a——热试验结束时的冷却介质温度，（℃）；
θ1——测量初始端电阻R1时的绕组温度，（℃）；
K1——常数。
对铜绕组，为235；对铝绕组，为225，除非另有规定。
由于测量电阻的微小误差在确定温度时会造成较大误差，所以应使用4.2.5要求的仪表测量绕组电
阻，若可能，可用第二台仪表作检验，初始电阻与试验结束时的电阻应使用同一仪器测量。
11.3.3埋置检温计法
本方法是用装在电机内的热电偶或电阻式温度计测量温度。
专门设计的仪表应与电阻式温度计一起使用，以防止在测量时因电阻式温度计的发热而引入显著的
误差或损伤仪表。
许多普通的电阻式测量器件可能不适用，因为在测量时可能有相当大的电流要流过电
阻元件。
11.4温度读数
11.4.1一般说明
下面的条款介绍了三种温度测量方法，用以测定电机的绕组、定子铁心、进入冷却介质以及受热后
排出的冷却介质的温度，每种测量方法都有其特点，适用于测量电机特定部件的温度。
11.4.2温度计法
热试验期间可用温度计法（见11.3.1）测量以下部件的温度。
如有规定，可在停机后测量。
a）定子线圈，至少在两个部位；
b）定子铁心，对大、中型电机，至少在两个部位；
c）环境温度；
d）从机座或排气通风道排出的空气或者是带循环冷却系统的电机排到冷却器入口处的内部冷却
e）机座；
f）轴承（如属于电机部件）。
应将温度敏感元件放置于能测得最高温度的部位，对于进、出气流的空气或其他冷却介质的温度，
敏感元件应放置于测得平均温度的部位。
11.4.3埋置检温计法
绕组装有埋置检温计的电机热试验时，应用埋置检温计法（见11.3.3）测定绕组温度并写入报告，
通常，不要求停机后再取读数。
11.4.4电阻法
可在停机后用电阻法（见11.3.2）测量定子绕组的温度。
应在电机出线端处直接测量任意二线端
间的电阻，此电阻已测量了初始值和初始温度。
11.5热试验时冷却介质温度的测定
1411.6.1绕组温度的测定
11.6.2铁心温度的测定
11.6.3轴承温度的测定
对于滚动轴承，温度计放在最接近轴承外圈处。
1I.IN在±10%范围内时：
当
IN
Δ
2N1
GB/T××××—××××
11.5.1空气冷却电机
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入电机的途径中进行测量。
温度计
应安置在距电机约1m～2m处，球部处于电机高度的一半的位置，并应防止外来辐射热及气流的影响。
取
温度计读数的算术平均值作为冷却介质温度。
对采用外接冷却器及管道通风冷却的电机，应在电机的冷却介质进口处测量冷却介质的温度。
11.5.2外冷却器电机
11.5.3内冷却器电机
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；对有水冷冷却器的电机，
水温应在冷却器的入口处测量。
11.5.4试验结束时冷却介质温度的确定
试验结束时的冷却介质温度，应取在整个试验过程最后的1/4时间内，按相同时间间隔测得的几个
温度计读数的平均值。
11.6电机绕组及其他各部分温度的测定
电机绕组的温度用电阻法测量。
如电机有埋置检温计，则用检温计测量。
铁心温度用检温计或温度计测量，对大、中型电机，温度计应不少于2支，取最高值作为铁心温度。
轴承温度用检温计测量。
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，
11.7热试验方法
热试验方法应采用直接负载法。
11.7.1直接负载法
直接负载法的热试验应在额定频率、额定电压、额定功率或铭牌电流下进行。
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U、电流I1、输入功率P1，频率f，转速n，转矩Td，绕组温度
θN以及定子铁心、
轴承、风道进出口冷却介质和周围冷却介质的温度θa。
试验期间，应采取措施，尽量减少冷却介质温度的变化。
如采用外推法确定绕组的温升，电机在断电停机后，应立即测量绕组的电阻，并按11.7.5条确定额
定负载热试验后电阻RN。
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。
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ΔθN（K）按下述方法换算：
······························（30）+θ.Δ=1）.（ΔNθ
θ+θ
）2.Δθ
a
I
I1
θ（
I
NI
Δ+1K
....
.
.
....
.
.
1当
I.IN在±5％范围内时：
IN
152NΔ=Δθ（N
I
I1
GB/T××××—××××
）·····················································（31）
切断电源后的时间间隔，s
θ.
表3时间间隔
按协议
式中：
IN——额定电流，即额定功率时的电流，
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