GB/T 22670-2008变频器供电三相笼型感应电动机试验方法

ICS29.160.30
中华人民共和国国家标准
GB/T22670—2008
变频器供电三相笼型感应
电动机试验方法
Test procedures for converter-fed three phase cage induction motors208-12-31发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-11-01实施
规范性引用文件
术语和定义、符号·
试验要求
试验准备
空载试验
堵转试验
负载试验
损耗的确定（适用于电压型变频器）效率的确定
基准定额热试验
最大转矩的测定
最小转矩的测定
其他试验
计算格式
附录A（规范性附录）
附录B（规范性附录）
附录C（资料性附录）
仪器仪表损耗及误差的修正方法测功机转矩读数的修正
线性回归分析
GB/T22670—2008
GB/T22670--2008
本标准采用了GB755-2008《旋转电机定额和性能》（IEC60034-1：2004，IDT）、IEC60034-2-1：2007《旋转电机（牵引电机除外）确定损耗和效率的标准试验方法》、GB/T1032一2005《三相异步电动机试验方法》、IECTS60034-17：2006《变频器供电笼型感应电动机应用导则》的相关内容。本标准内容是广泛采用的公认的试验方法，能适应国际贸易、技术交流和经济发展的需要。为满足特殊研究或应用的需要，可按本标准未作规定的附加方法进行试验。本标准的附录A、附录B为规范性附录，附录C为资料性附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由中国全国旋转电机标准化技术委员会（SAC/TC26)归口。本标准负责起草单位：上海电器科学研究所（集团）有限公司、卧龙电气集团股份有限公司、江苏大中电机股份有限公司、煤炭科学研究总院上海分院测试中心、嘉兴新华年电机有限公司、上海德驱驰电气有限公司、准安威灵清江电机制造有限公司、江苏锡安达防爆股份有限公司、中船重工电机科技股份有限公司、上海电科电机科技有限公司、江门市江晟电机厂有限公司、日置电机（上海）有限公司。本标准参加起草单位：山西防爆电机（集团）有限公司、上海南洋电机有限公司、株洲南车电机股份有限公司、江西特种电机股份有限公司、大连伯顿冠力电机有限公司、SKF（中国）有限公司。本标准主要起草人：金惟伟、严伟灿、王荷芬、张健、岑兆奇、吴顺海、姚鹏、吴志凌、陈仙根、周国保陆进生、李保来、刘权、潘东均、王传军。本标准为首次发布。
1范围
变频器供电三相笼型感应
电动机试验方法
本标准规定了变频器供电三相笼型感应电动机试验方法。本标准适用于变频器供电的三相笼型感应电动机。本标准不适用于牵引电机。
2规范性引用文件
GB/T22670—2008
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB755-2008旋转电机定额和性能（IEC60034-1：2004，IDT）GB/T755.2—2003旋转电机（牵引电机除外）确定损耗和效率的试验方法（IEC60034-2：1972，IDT)）GB/T1032一2005三相异步电动机试验方法GB100682008
轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值（1EC60034-14:2003.IDT）
GB/T10069.1--2006
（ISO1680：1999,MOD）
旋转电机噪声测定方法及限值
第1部分：旋转电机噪声测定方法IEC60034-2-1：2007旋转电机（牵引电机除外）确定损耗和效率的标准试验方法IECTS60034-17:2006变频器供电笼型感应电动机应用导则3术语和定义、符号
3.1术语和定义
本标准采用GB755-2008、GB/T1032—2005及下述术语和定义。3.1.1
变频器
converter
由一个或多个电子开关器件和相关元器件，变压器、滤波器、换相辅助器件、控制器、保护和辅助器件（如有）组成的，用于改变一个或多个电力特性的电力变换装置。3.1.2
基准定额baserating
在规定的转速、基频电压和转矩或功率的基准运行点处的定额，即图1中的点（3）。3.1.3
breakawaytorque
起动转矩
在变频器作用下，电动机在零转速时产生的转矩。3.1.4
恒功率转速范围
constant-power speed range
驱动系统能保持功率基本恒定的转速范围GB/T22670-2008
说明：
速度n
最低转速时转矩值受电机充许温度和电压可提升限值的限制：恒转矩最低转速受电机允许温度的限制；基准定额点位于恒转矩的高速端；恒功率最大工作转速受最大允许转速的限制。图1定额基础要素
恒转矩转速范围constant-torquespeedrange驱动系统能保持转矩基本恒定的转速范围。3.1.6
电压提升voltageboost
可控输出电压高于按频率所求电压的增量，可用于所有频率，通常用于低频，以补偿定子绕组压降。
基波频率（基频）fandamentalfrequency如无其他规定，基波频率是额定频率，对变频器供电电动机，基波频率是基准转速时的频率。3.1.8
基波损耗fundamental losses
基频正弦波电压或电流供电时的电机损耗。注：按GB/T10322005确定的损耗是基波损耗。3.1.9
谐波损耗harmoniclosses
绕组电流中谐波和有效铁心中的谐波导致的损耗。谐波损耗与变频器输出量值中含有的谐波量有关。
注1：当电动机由正弦波电压供电时，认为谐波损耗为等注2谐波损耗是GB3/T10322005所述的负载杂散损耗之外，增加的损耗，3.1.10
电压型变频器
voltage source converter
直流电路采用电容器滤波，在波峰（电压较高）时，由电容器储存电场能，在波谷（电压较低）时，电容器释放电场能来进行补充，从而使直流电压保持平稳。直流电路是个电压源，故称为电压型变频器。
电流型变频器
currentsourceconverter
直流电路采用电抗器滤波。在波峰（电流较大）时.由电抗器储存磁场能，在波谷（电流较小）时，电2
GB/T22670—2008
抗器将释放磁场能来进行补充，从而使直流电流保持平稳。直流电路是一个电流源，故称为电流型变频器。
3.2符号
功率因数
—-电源频率（Hz)
定子线电流（A）
I。---空载线电流(A)
-变频器电源供电时的空载线电流（A）Ik
堵转线电流（A)
额定电流（A）
K,一-早
导体材料在0℃时电阻温度系数的倒数铜K，=235
铝K，=225除非另有规定
转矩读数修正值（N·m）
转动惯量（kg·m2）
试验时测得的转速（r/min）
电机的极对数
P--输人功率(W)
输出功率（W）
额定（输出）功率（W）
铁耗（W）
风摩耗（W）
剩余损耗（W）
负载杂散损耗（W）
变频器电源供电时电动机的谐波损耗（W）空载输人功率（W）
变频器电源供电时的空载输入功率（W）堵转时的输人功率（W）
定子绕组在试验温度下IR损耗（W）空载时在试验温度下定子绕组PR损耗（W）定子绕组在规定温度（s）下R损耗（W）修正过的基波总损耗（W）
温度为6,时定子绕组初始端电阻（2)额定负载热试验结束时定子绕组端电阻（Q）试验温度下测得(或求得)的定子绕组端电阻（Q)换算到规定温度（0s）时的定子绕组端电阻（Q2）空载试验（每个电压点）定子绕组端电阻（2)试验时测得（或求得）的转差（r/min）转差率
换算到规定温度（0）时的转差率Ta
转矩读数（N·m）
空载（与测功机连接）转矩读数（N·m）修正过的转矩（N·m）
CB/T22670—2008
堵转时转矩（N·m）
最大转矩（N·m）
在试验电压U，下测得的最大转矩（N·m）最小转矩（N·m）
在试捡电压U，下测得的最小转矩（N·m）端电压（V)
空载试验端电压（V）
变频器电源供电时的空载试验端电压（V）堵转试验端电压（V）
额定电压（V）
测量初始（冷）电阻R，时的绕组温度（℃）额定负载热试验期间测取的定子绕组最高温度（℃）试验时测得的定子绕组最高温度（℃）热试验结束时冷却介质温度（℃）负载试验时冷却介质温度（℃）标准规定的基准温度（℃）
计算效率时规定的定子绕组温度（℃）空载试验时定子绕组温度（℃）定子绕组温升（K）
效率(%）
轴电压（V）
4试验要求
4.1试验电源
4.1.1正弦波试验电源
按GB/T1032--2005中4.2规定的要求。4.1.2变频器电源
电动机的性能与变频器特性密切相关。电动机应由适合的变频器供电，并在同--个载波频率下进行试验。4.2测量仪器
测量仪器除应符合GB/T10322005中4.3规定的要求外，当由变频器供电试验时，还应符合下列要求：
应使用测量电流、电压有效值的仪表和有功功率表。尤其在输人-输出法中，测量结果的准确度取决于功率表、转矩和转速测试设备的准确度。考患到谐波产生损耗的作用，应仔细选择测试设备，使其能在相应频率范围内有足够的准确度，以下是对互感器、传感器以及分流电路等测试设备所要求的频率范围f.：f.=10f一对六阶梯波变频器
J，=6，-对PWM变频器，最高为100kHz式中：
最高额定频率；
最高脉冲频率（载波频率）。
GB/T22670-2008
对于六阶梯波变频器，普通的电动式仪表即能满足这些要求；对于PWM变频器，必须使用宽频段的设备，优先使用带AD变换器和数字式数据微处理机的电子式仪表。注1：脉冲频率高的场合不宜使用两表法（Aron接法）。这是因有电容电流存在，输人电流相量之和可能不为零。因此，应采用每相用一个功率表的测量方法。注2：变频器的输出谐波及其主要次数决定于调制方法。注3：对常用的指示仪表，其准确度是对标称频率规定的（如对50Hz～60Hz)，而在其规定的上限赖率，其准确度等级容许有附加误差（如在1000Hz时为0.4%）。电子式测量仪表通常均给出频率范围，指规定的上限频率，所规定的准确度既适用于50Hz或60Hz，也适用于规定的上限频率。4.3测量要求
4.3.1电压测量
测量端电压的信号线应接到电动机接线端子，如现场不允许这样连接，应计算由此引起的误差并对读数作校正。取三相电压的算术平均值计算电机性能。三相电压的对称性应符合GB/T1032—2005中4.2.1.2的要求。4.3.2电流测置
应同时测量电动机的每相线电流，用三相线电流的算术平均值计算电动机的性能。使用电流互感器时，接人二次回路仪器的总阻抗（包括连接导线）应不超过其额定阻抗值。对I~<5A的电动机，除堵转试验外，不应使用电流互感器（见GB/T1032--2005）4.3.3功率测量
应采用一台三相功率表或三台单相功率表测量输入功率。对脉冲频率不高的场合，可忽略电容电流的影响，也可采用两表（两台单相功率表）法测量三相电动机的输入功率。如仪器仪表损耗影响试验结果的准确性，可按附录A对仪器仪表损耗及其误差进行修正（见GB/T1032-2005).
4.3.4转矩测量
应使用合适规格的转矩测量仪进行负载试验。除堵转试验、最大转矩和最小转矩的测量外，转矩测量仪的标称转矩应不超过被试电机额定转矩的2倍。在被试电机为额定转速时，测得的联轴器及测功机（或负载电机）的风摩耗应不大于被试电机额定输出的15%，转矩变化的敏感度应达到额定转矩的0.25%。应准确地测量机械功率，并按附录B给出的方法，确定转矩读数T。的修正值ka（见GB/T1032一2005）。4.3.5转速或转差的测量
用数字式测速仪测量转速，如用感应线圈法或闪光测速仪直接测量转差，其电源应为被试电机电源（见GB/T1032—2005）。
4.3.5.1闪光法
在电动机转轴的端面上，画出与电机极数相同数量的扇形片，并用荧光灯或氛灯照明。供给闪光灯具的电源频率必须与被试电机的电源频率相同。试验时，用秒表测定扇形片转动N次所需的时间t(s)，转差S.按式(1)计算：
4.3.5.2感应线圈法
..（1)
在电动机轴伸附近，放置一只带铁心的多匝线圈，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器波形全摆动N次所需的时间t(s），转差S.按式（2）计算：S,=60N
4.3.6操作程序
*（2）
在任何试验中，在读取一系列逐步增加或逐步减少的数据时，应注意，不得改变增加或减少的操作5
GB/T22670—2008
顺序，以避免颠倒试验的进行方向（见GB/T10322005）。4.3.7安全
由于涉及到危险的电流、电压和机械力、对所有试验应采取安全预防措施。所有试验应由有相关知识和有经验的人员操作（见GB/T10322005）。4.3.8抗干扰措施
试验时应充分考虑到变频器的干扰辐射对测量的影响.在变频器的安装、试验用电缆线的选用、测量仪器的选用、测仪器的电源隔离及系统接地等方面应有抗干扰措施。5试验准备
5.1绝缘电阻的测定
5.1.1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，允许在实际冷状态下进行测量。
5.1.2兆欧表的选用
根据电动机绕组的额定电压，按表1选用兆欧表。表1兆欧表的选用
电动机绕组额定电压U/V
U≤500
500U>3300
绝缘电阻直流测量电压/V
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。5.1.3测量方法
如各相绕组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3个出线端时.则测量所有绕组对机壳的绝缘电阻。测量后，应将绕组对地放电（见GB/T1032·2005）。5.2绕组在初始(冷)状态下直流端电阻的测定5.2.1初始状态下绕组温度的测定用温度计测定绕组温度。试验前电机应在室内放置·~段时间.用温度计（或埋置检温计）测得的绕组温度与冷却介质温度之差应不超过2K。对大，中型电机，温度计的放置时间应不少于15min。按短时工作制（S2工作制）试验的电机，在试验开始时的绕组温度与冷却介质温度差应在5K以内。
5.2.2测量方法
5.2.2.1绕组两相出线端间的直流电阻（以下简称端电阻）用双臂电桥或单臂电桥测量。电阻在1α及以下时，必须采用双臂电桥或同等准确度并能消除测量用导线和接触电阻影响的仪器测量。5.2.2.2当采用自动检测装置或数字式微欧计等仪表测量绕组端电阻时，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。若电阻小于0.01Q，则通过被测绕组的电流不宜太小。
5.2.2.3测量时，电动机的转子静止不动。定子绕组端电阻应在电机的出线端上测量。每一电阻测量3次。每次读数与3次读数的平均值之差应在平均值的士0.5%范围内，取其算术平均值作为电阻的实际值。
检查试验时，每一电阻可仅测量一次。5.2.3根据测量的端电阻，各相电阻值(Q)按式(3)～式（8)计算：6
对星形接法的绕组：
对三角形接法的绕组：
式中：
R, = Rmed - Rbe
R = Rmed -R
R。=Rmed-R.b
+RabRmed
+R-Rmes
Rmed -Rue
+R-Rmed
Rmed-Re
GB/T22670—2008
（3）
-（4）
（5）
·（6)
·（7)
（8）
，：-分别为出线端A与B、B与C、C与A间测得的端电阻值，单位为欧姆(α)。Rb.R.R
Ra+Ru+R
如果各线端间的电阻值与3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，则相电阻可按式（10）和式（11)计算：对星形接法的绕组：
对三角形接法的绕组：
式中：
R—3个端电阻的平均值，单位为欧姆（Q)。空载试验
6.1空载电流和空载损耗的测定
6.1.1概述
（10）
（11）
建议空载试验在负载试验（如进行）后进行。读取并记录试验数据之前输人功率应稳定，输人功率相隔半小时的2个读数之差应不大于前一个读数的3%。对水一空冷却电机，负载试验后应立即切断水流。
检查试验时，空载运转的时间可适当缩短。试验分别在正弦波电源和变频器电源下以相同基波频率进行试验6.1.2正弦波电源供电空载试验
被试电机施以基准频率的电压，电压的变化范围从125%的额定电压逐步降低到空载电流最小或不稳定的最低电压为止。在125%～60%额定电压之间，其中包括100%额定电压，取4～5个电压点（大致均匀分布），在约50%额定电压和最低电压之间取3~4个电压点。在每个电压点，测取I。、U。、P。，并应测取R。或6。，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R，，初始温度6，及测取的每点温度0。，可确定每个电压点处的端电阻R。。当按B法（见10.4)测定电机效率时，必须测取每点的0或R。；当按E1法（见10.5)确定电机效率时，允许采用下述a）规定的方法确定每个电压点处的电阻值；当采用本标准规定的其他方法确定电机效率时，允许采用下述b）规定的方法确定每个电压点处的电阻值。检查试验时，可仅测取U。=U、时的I。和P。。7
GB/T22670—2008
每--电压点处的定子绕组端电阻值可用线性内插法确定，起点是最高电压点读数之前的电阻a)
值，末点是最低电压点读数之后的电阻值，b）空载试验后，立即测取定子绕组端电阻，将此电阻作为每个电压点处的电阻值6.1.3变频器电源供电基准频率空载试验被试电机施以基准频率的额定电压，测取1、U、P，试验后立即测取定子绕组端电阻。6.2铁耗P和风摩耗P的确定
6.2.1正弦波电源供电下电动机的铁耗P和风摩耗Pm的确定空载输人功率P。是电动机空载运行时的总损耗。由P，减去试验温度下的定子1R损耗，得到风摩耗和铁耗之和P。
对U、≥0.6U%各点，作P。=f(U/U）曲线（图2）Po\P。-Paeul
Poul=1.51R
式中：
P。.1。、R。为6.1.2的测试数据。如测取0。，则
6.2.1.1风摩耗P的确定
（12）
（13)
（14）
50%额定电压及以下低电压范图内的P。，对（U。/U~）作曲线，此曲线为一直线。延长此直线至零电压处与纵轴交于M点，M点的纵坐标即为风摩耗Pt（见图2)。认为风摩耗与负载无关.在不同负载下的风摩耗是相同的。PoPa1
铁耗Pr的确定
Po-fU/y)
l=fUaty
图2风摩耗和铁耗求取曲线
空载额定电压下的铁耗P可由，
1的P。减去P=（见6.2.1.1)求得[见式（15)]：PrP-Pu
（15）
6.2.2电压型变频器供电下电动机谐波损耗P%的确定GB/T22670—2008
按6.1.3进行试验，空载输人功率Pb减去试验温度下定子绕组T’R损耗和按6.2.1.1求得的风摩耗Pt，减去按式（15)求得的Pr即为变频器供电下电动机的谐波损耗Pbh。7堵转试验
7.1额定频率堵转试验
堵转试验在电机接近实际冷状态下由正弦波电源供电。试验时，应将转子堵住。7.1.1堵转时的电流、转矩和功率的测定7.1.1.1测取堵转特性曲线，即测取堵转时的电流Ik、转矩T与外施电压Uk的关系曲线（见图3）。lk=FUk）
Tk-(Uk）
图3堵转特性曲线
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：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。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，电流和输人功率。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Ik应不低于4.5倍I%；对100kW～300kW的电动机，应不低于2.5倍～4.0倍1%对300kW500kW的电动机，应不低于1.5倍~2.0倍1%；对500kW以上的电动机，应不低于1.0倍1.5倍1%。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，允许用式（19）计算转矩。此时应在每点读数后，测量定子绕组端电阻。
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3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倍～1.1倍I%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倍2.5倍1范围内的某一电流下进行。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Ux、lk和Pk。试验结束后，立即测量定子绕组的端电阻。
7.1.2试验结果计算
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倍～1.1倍额定电压范围内，堵转电流Ik和堵转转矩Tk可由堵