当前位置:首页检测中心基础知识 │ 高效电机试验台关键技术

高效电机试验台关键技术

  • 浏览次数:2549次
  • 发布时间:2014/11/16 20:23:54
  • 作者:AnyWay中国

  高效电机试验台关键技术主要包括以下几个方面:试验电源波形品质、电量测试系统精度及准确限值范围、扭矩仪测试精度、同步测试技术、正确的试验方法等。

1、试验电源波形品质的要求

  《GB755-2008旋转电机定额和性能》指出,供电电源的谐波电压因数HVF需满足:

  N设计电动机不超过0.03,其它电机未加说明的不超过0.02。

  值得注意的是,HVF不等同于THD,GB755-2008旋转电机定额和性能分别给出了两者的计算公式:

HVF与THD的区别

  标准中同时指出,k=13,且对于三相电机而言,n不等于3及3的整数倍,这样,实际上HVF只计算了2、4、5、7、8、11、13等7次谐波,而THD包括2~100共99次谐波。加上HVF计算公式中,每次谐波平方后还要除以对应的谐波次数,HVF明显小于THD。也就是说,用HVF作为评价指标,要求低于THD。

  对于以调压器或机组为试验电源的高效电机试验台,只要电源品质满足HVF的要求即可。

  由于HVF仅考虑了低次谐波的影响,而变频器输出谐波以高次为主,这是GB755所没有考虑到的,因此,对于采用变频器为试验电源的高效电机试验台,还应考虑高次谐波的影响。这一点,在《GB/T 20161-2008变频器供电的笼型感应电动机应用导则》的第四章电压和电流的频谱中明确指出:

  “在GB755-2008的7.2.1中,笼型感应电动机供电电压允许的谐波分量表示为一个数值,称为谐波电压因数(HVF)。然而,这个因数对变频器供电不适用。”

  电源品质对高效电机的温升及效率测量都会产生影响,综合考虑,对于采用变频电源供电的电机试验台,建议对变频电源的波形品质要求采用THD替代。对于开关频率较高的变频电源,在确认13次以上高次谐波含量足够小时,仍可采用HVF。WP4000变频功率分析仪可同时显示试验电源的HVF和THD。

  值得注意的是,对于变频电源而言,输出电压越低,谐波含量越大,一般波形品质很难全范围输出满足上述要求。较合理的要求是在380V和690V电机试验关注的范围内满足THD≯0.02的要求。实际范围可定为:90V~900V(参见第二节的电压准确限值范围)。

500kW高效电机试验台专用变频电源

图1、500kW高效电机试验台专用变频电源

2、电量测量系统精度指标需满足标准要求

  《GB/T1032三相异步电动机试验方法》指出,电量测试设备准确度不低于0.2级(满量程),同时指出,应尽量使量程接近读数,实际上就是要求,在整个测试范围内,准确度指标需满足0.2级。一般厂家注意了前面的要求,而忽略了后面的要求,将导致试验结果出现较大的偏差。这两个要求结合起来,就是要求测试设备(或系统)在宽范围内满足精度要求。

电压准确限值范围:

  高效电机试验台一般至少要兼顾380V和690V两种电压等级的电动机。依据GB/T1032的要求,空载试验最高电压测试点为125%额定电压,因此,最高测试电压至少达到900V。空载试验和堵转试验的最低电压测试点一般涵盖25%额定电压,因此,最低测试电压至少达到90V。

  即:电压准确限值范围应覆盖:90V~900V。

  目前大部分功率测量仪器支持1000V直接测量,并且具备多个电压量程,一般可以满足要求。

电流准确限值范围:

  高效电机试验台试验对象一般要求包括375kW/380V电机。其额定电流约700A,堵转试验要求达到1400A。假设被试电机最小功率为7.5kW/380V,其额定电流约为14A。最小空载电流按照额定电流的20%考虑,约为3A。

  即:电流准确限值范围应覆盖:3A~1400A。

  若被试电机功率范围更宽,将要求更宽的被测电流准确限值范围。

功率因数准确限值范围:

  异步电机空载功率因数可达0.1甚至更低。

  即:功率因数准确限值范围应覆盖:0.1~1

  当功率因数低于0.2时,可适当降低功率测量精度的要求。

  值得注意的是,功率因数对功率测量准确度的影响不仅仅通过测量仪表表现,还与前端的电压传感器和电流传感器的角差(相位误差)有关。

  GB/T1032要求互感器的准确度不低于0.2级。依据JJG313-2010测量用电流互感器检定规程和JJG314-2010测量用电压互感器检定规程的要求,0.2级电压/电流互感器的角差(50Hz时)应不大于10′。当采用霍尔电压传感器或霍尔电流传感器时,其角差指标亦应满足上述要求。

  注:目前霍尔电压传感器和霍尔电流传感器均无角差指标,一般而言,霍尔电压传感器角差指标难于满足10′的要求,部分闭环式霍尔电流传感器角差指标可以满足。具体角差指标应由生产厂家给出或通过法定计量检定机构出具的校准证书给出。

全面满足高效电机试验测试要求的电量测试系统——WP4000变频功率分析仪

图2、全面满足高效电机试验测试要求的电量测试系统——WP4000变频功率分析仪

3、扭矩仪精度指标不低于0.2级

  由于目前扭矩仪一般按照满量程标称精度,0.2级的扭矩仪,在半量程时,相对误差限值约为0.4%,被测扭矩更小时,测量结果的相对误差更大。因此,应尽量依据被试电机的扭矩选择合适量程的扭矩仪,如果被试电机规格较多,可选用不同量程的扭矩仪,与被试电机配套使用。

4、电功率与机械功率的同步测试

  电量测试系统的电功率测试尽量与扭矩及转速同步测试。这里的同步测试不等同于同时测试(或同时记录),同步测试相当于对每一个测量数据而言,起始点相同,结束点相同。一般来讲,如果两套系统(主要指仪表部分)不是由一个厂家制造,较难实现该功能。这一点,需要向集成商提出来。

5、正确的试验方法

  许多人认为,直接法测量效率较为准确。即同步测量输入功率和输出功率,用输出功率与输入功率的比值作为电动机的效率。事实上,对于效率较高的电机,该法得到的电机效率的不确定度较大,而采用损耗分析法可以得到较小的不确定度。

  《GB/T 1032-2005三相异步电动机试验方法》10.3A法——输入——输出法一节中明确指出:通常A法仅限于效率不大于80%的电动机。

  《GB/T 1032-2012三相异步电动机试验方法》11.1.2试验方法与效率测量不确定度一节中推荐A法的适用范围为功率小于1kW的电动机。

  基于小功率电动机一般效率较低的规律,新老版本的指导思想是统一的。

  《GB18613-2006中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》明确规定,效率试验采用损耗分析法。这里的损耗分析法,包括B(B1)法或E(E1)法。E法不需要扭矩仪。

  《GB18613-2012中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》进一步明确,效率试验采用《GB/T1032三相异步电动机试验方法》中的B法——测量输入-输出功率的损耗分析法。

三相异步电动机型式试验软件

图3、三相异步电动机型式试验软件