GB/T 14481-2008 单相同步电机试验方法

　　ICS 29 . 160 . 0 1 K 2 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 14481—2008代替 GB/T 14481—1993

　　单相同步电机试验方法

　　Testprocedure forsingle-phasesynchronousmachines

　　2008-07-16 发布 2009-04-01 实施

　　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

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 14481—2008

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 主要符号 、术语和单位 1

　　4 试验准备 2

　　5 绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定 3

　　6 绕组在实际冷态下直流电阻的测定 4

　　7 空载特性的测定 5

　　8 稳态短路特性的测定 6

　　9 热试验 6

　　10 额定励磁电流和固有电压调整率的测定 8

　　11 自励恒压发电机电压调整性能的测定 8

　　12 效率的测定 9

　　13 电动机转矩特性的测定 14

　　14 过载和机械强度试验 16

　　15 其他试验 16

　　附录 A(资料性附录) 仪器仪表误差的修正方法 19

　　Ⅰ

　　GB/T 14481—2008

　　前 言

　　本标准代替 GB/T 14481—1993《单相同步电机试验方法》，与前一版内容相比主要作了如下修改：

　　— 明确本标准的适用范围 。

　　— 规范性引用文件：

　　a) 全部引用新的国内标准和国际(IEC)标准;

　　b) 增加引用标准 。

　　— 对测量仪器准确度等级的要求：

　　a) 电量测量仪不低于 0 . 2 级(原 3 . 2 . 1 要求 0 . 5 级);

　　b) 转矩测量仪不低于 0 . 2 级(原 3 . 2 . 1 要求 1 . 0 级)。

　　— 空载特性和短路特性与 GB/T 1029—2005 协调 。

　　— 耐电压试验按 GB 755 的要求修订 。

　　— 耐电压试验中根据 GB 14711—2006 的要求增加了耐电压试验时脱扣电流考核 。

　　— 取消电压波形正弦性畸变的测定，按 GB 755 要求，测量谐波电压因数 HVF 。

　　— 热试验按 GB/T 1029—2005 和 GB 755 的规定进行修订，使标准之间协调一致 。

　　— 重新编写效率测定，绕组温度换算参照 GB/T 1029—2005 和 GB/T 1032—2005 方法修订，按“温升 +25 ℃ ”或按热分级规定的基准温度确定计算效率的绕组温度 。

　　— 增加瞬态电压调整率及恢复时间的测定 。

　　— 增加端子无线电干扰电平的测定 。

　　本标准的附录 A 为资料性附录 。

　　本标准由中国电器工业协会提出 。

　　本标准由全国旋转电机标准化技术委员会(SAC/TC 26)归 口 。

　　本标准负责起草单位为：上海电器科学研究所(集团)有限公司 、浙江临海电机有限公司 、卧龙电气集团股份有限公司 、泰豪科技股份有限公司 、苏州德丰电机有限公司 、上海电科电机科技有限公司 。

　　本标准参加起草单位为：上海麦格特电机有限公司 。

　　本标准主要起草人：金惟伟 、强雄 、沈裕生 、周立新 、黄秋华 、李文富 。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 14481—1993 。

　　Ⅲ

　　GB/T 14481—2008

　　单相同步电机试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了单相同步电机的试验方法 。

　　本标准适用于功率 200 kW 及以下 、电压 690 V及以下单相同步电机(发电机和电动机)，不适用于无直流励磁绕组的单相同步电机(如永磁电机 、磁阻电机等)。

　　2 规范性引用文件

　　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 。

　　GB 755 旋转电机 定额和性能(GB 755—2008 , IEC 60034-1:2004 , IDT)

　　GB 4343 . 1—2003 电磁兼容 家用电器 、电动工具和类似器具的要求 第 1 部分：发射(CISPR 14-1:2000 , IDT)

　　GB 4343 . 2—1999 电磁兼容 家用电器 、电动工具和类似器具的要求 第 2 部分：抗扰度 产品类标准(CISPR 14-2:1997 , IDT)

　　GB 4824—2004 工 业 、科 学 和 医 疗 (ISM) 射 频 设 备 电 磁 骚 扰 特 性 限 值 和 测 量 方 法 (CISPR 11:2003 , IDT)

　　GB/T 6113 . 101 ~ 6113 . 105—2008 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范

　　GB 10068 轴中心高为 56 mm 及 以 上 电 机 的 机 械 振 动 振 动 的 测 量 、评 定 及 限 值(GB 10068 — 2008 , IEC 60034-14:2007 , IDT)

　　GB/T 10069 . 1—2006 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(ISO 1680:1999 , MOD)

　　JB/T 9615 . 1—2000 交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘试验方法

　　JB/T 9615 . 2—2000 交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘试验限值

　　IEC 60034-22 : 1996 往复式内燃机驱动的交流发电机

　　3 主要符号 、术语和单位

　　cosφ— 功率因数

　　f— 频率，Hz

　　I— 电流，A

　　n— 转速，r/min

　　P— 功率，W

　　R— 电阻，Ω

　　T— 转矩，N · m

　　U— 电压，V

　　θ— 温度，℃

　　η— 效率，%下标

　　0 — 空载;

　　1

　　GB/T 14481—2008

　　N — 额定;

　　1 — 输入;

　　2 — 输出; a— 电枢; f— 励磁; K— 堵转 。

　　4 试验准备

　　4 . 1 试验前的准备

　　试验前，应对被试电机装配及接线进行检查，试验线路和设备应能满足试验要求，以保证试验能顺利进行 。

　　4 . 2 测量仪器的选择

　　因为大多数仪器的准确度等级通常以满量程的百分比表示 。 因此，应尽量按实际读数的需要，选择低量程仪器 。

　　4 . 2 . 1 电量测量仪器

　　通常电量(电压 、电流 、功率)测量仪器的准确度等级应不低于 0 . 5 级 。测定效率时，为保持试验结果的准确性和重复性，要求仪器的准确度等级应不低于 0 . 2 级 。

　　4 . 2 . 2 仪用互感器

　　测量用仪用互感器的准确度等级应不低于 0 . 2 级 。

　　4 . 2 . 3 转矩测量仪

　　一般 试 验 用 转 矩 测 量 仪 的 准 确 度 等 级 应 不 低 于 0 . 5 级 。 测 定 效 率 时，其 准 确 度 等 级 应 不 低 于0 . 2 级 。

　　4 . 2 . 4 转速与频率测量仪

　　转速测量仪读数误差在 ±1 r/min 以内，频率测量仪的准确度等级应不低于 0 . 1 级 。

　　4 . 2 . 5 电阻测量仪

　　绕组的直流电阻用双臂电桥或单臂电桥，或数字式微欧计测量，准确度应不低于 0 . 2 级 。

　　4 . 2 . 6 温度测量仪

　　温度测量仪的最大允许误差为± 1 ℃ 。

　　4 . 3 测量要求

　　4 . 3 . 1 电压测量

　　测量电压的信号线应连接到待测绕组的接线端子，如现场不允许这样测量，应计算由此引起的误差并对读数作校正 。

　　4 . 3 . 2 电流测量

　　使用电流互感器时，接入二次回路仪器的总阻抗(包括连接导线)应不超过互感器的额定阻抗值 。当 IN <5 A 时，除堵转试验外，不应使用电流互感器 。

　　4 . 3 . 3 功率测量

　　功率表的电压信号线应接到电机绕组的接线端子 。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 。

　　4 . 3 . 4 转矩的测量

　　应使用合适规格的转矩测量仪 。转矩测量仪的标称转矩应不超过被试电机额定转矩的 1 . 5 倍至2 倍 。被试电机转矩仪和陪试电机应同轴对中安装 。

　　2

　　GB/T 14481—2008

　　4 . 3 . 5 操作程序

　　试验时，如读取一系列逐步增加或逐步减少的数据 。应注意，不得改变增加或减少操作顺序，以避免颠倒试验的进行方向 。

　　4 . 3 . 6 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经验的人员操作 。

　　4 . 4 测量线路

　　采用图 1 线路测量电压 、电流和功率 。 电压应在电机接线端子处量取 。

　　图 1

　　电压表和功率表电压线圈并联电阻 犚M (Ω)按式(1)计算：

　　犚 …………………………( 1 )

　　式中：

　　犚V — 电压表回路电阻，Ω;

　　犚WV — 功率表电压线圈回路电阻，Ω。

　　电机的实际功率 犘( W)按式(2)计算：

　　犘 = 犘 …………………………( 2 )

　　式中：

　　犘W — 功率表示值，W ;

　　犝— 电压表示值，V 。

　　电机的实际电流按式(3)计算：

　　犐 …………………………( 3 )

　　式中：

　　犐A — 电流表示值，A 。

　　式(2)和式(3)中符号，对发电机取“+”号，对电动机取“-”号 。

　　电机功率因数 cosφ按式(4)计算：

　　cosφ= 犝犐(犘) …………………………( 4 )

　　如果电压表和功率表的损耗对电机试验结果的准确度不产生影响时，其损耗可以忽略不计 。

　　5 绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定

　　5 . 1 测量时电机状态

　　电机各绕组对机壳及相互间绝缘电阻应分别在实际冷状态和热状态(温升试验后)下测量 。

　　3

　　GB/T 14481—2008

　　检查试验时，如无其他规定，绕组的绝缘电阻仅在实际冷状态下测量 。

　　测量绝缘电阻时，应同 时 测 量 绕 组 的 温 度 。 在 实 际 冷 状 态 下 测 量 时 可 取 周 围 介 质 温 度 作 为 绕 组温度 。

　　5 . 2 兆欧表的选用

　　根据被测绕组的额定电压，按表 1 选用兆欧表 。

　　表 1

　　被测绕组额定电压 UN /V

　　兆欧表规格/V

　　UN ≤36

　　100

　　36

　　500

　　500

　　1 000

　　5 . 3 测量方法

　　电机的定子 、转子各绕组及励磁装置绕组的始末端均引出机壳外时，应分别测量各绕组对机壳及其相互间的绝缘电阻 。测量时，应读取兆欧表的稳定读数 。

　　励磁装置中的半导体元件及电容器等不进行此项试验的器件，应预先拆除或可靠短接 。

　　6 绕组在实际冷态下直流电阻的测定

　　6 . 1 实际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)测量电机绕组 、铁心和环境温度，所测温度与冷却介质温度之差应不超过 2 K 。

　　测量电枢绕组和辅助绕组(如自励恒压发电机谐波绕组等)温度时应根据电机的大小，在不同部位测量绕组端部和绕组槽部的温度(如有困难时可测量铁心齿和铁心轭部表面温度)，取平均值作为绕组的实际冷状态下温度 。

　　测量凸极式电机的励磁绕组温度时，可在绕组表面若干处直接测量温度，取其平均值作为绕组的实际冷状态下温度 。

　　测量隐极式电机的励磁绕组温度时，应测量绕组表面的温度，有困难时可用转子表面温度代替 。

　　测量自励恒压发电机的励磁装置绕组(如变压器 、电抗器绕组等)温度时，应用温度计测量铁心或绕组的表面温度作为绕组的实际冷状态下温度 。

　　6 . 2 测量方法

　　测量电阻时，电机的转子静止不动 。定子各绕组的电阻应在出线端处测量，转子绕组的电阻应尽可能在绕组与集电环(或整流元件)连接处测量 。绕组的直流电阻可用电桥法 、微欧计法 、电压表电流表法或者其他测量方法测量 。

　　6 . 2 . 1 当使用 自动检测装置 、数字式微欧计等仪器测量绕组直流电阻时，通过被测绕组的试验电流应不超过其额定电流的 10%,通电时间应不超过 1 min 。

　　6 . 2 . 2 使用电桥测量时，每一电阻应测量三次，每次应在电桥平衡破坏后重新进行测量，每次读数与三次读取数据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实际测量值 。如绕组的直流电阻在 1 Ω 以下时，应采用有效数不低于 4 位的双臂电桥测量 。

　　6 . 2 . 3 使用电压表电流表法测量时，接线原理如图 2 ,图中 Rb 为可调限流电阻，R 为被试电机绕组，V为电压表，A为电流表 。 图 2a)的接线适用于测量电压表内阻与被测电阻之比大于 200 时绕组的电阻，图 2b)的接线适用于测量电压表内阻与被测电阻之比小于 200 时绕组的电阻 。

　　4

　　GB/T 14481—2008

　　a) b)

　　图 2

　　试验时，所加电流不应超过绕组额定电流的 10%,通电时间不超过 1 min,测量时应同时读取电流及电压值，每一电阻至少应在三种不同电流值下进行测量，每个测量值与平均值相差应在± 0 . 5%范围之内，取其平均值作为电阻的实际测量值 。

　　7 空载特性的测定

　　同步电机的空载特性是电机在额定转速时空载电压与励磁电流的关系曲线 。试验应在他励方式下进行 。

　　7 . 1 发电机法

　　试验时将被试电机拖动到额定转速，电枢绕组开路，调节励磁电流，使空载电枢电压达到额定值的130%或额定励磁电流所对应的电压值 。读取电枢电压 、励磁电流 、频率(或转速)作为空载特性的第 一点，然后单方向逐步减少励磁电流，量取 7 ~ 9 点(在额定值附近多测取几点)，最后读取励磁电流为零时的剩磁电压 。

　　若试验时的频率 f 与额定频率 fN 略有差异，则空载电枢电压应按式(5)进行换算：

　　U0 = U …………………………( 5 )

　　式中：

　　U0 — 换算到额定频率时的空载电压，V ;

　　U— 试验时测得的空载电压，V 。

　　关系曲线 U0 =f(If ) 即为所求的空载特性曲线 。若剩磁电压较高需修正，则空载特性可按下述方法予以校正，即将特性曲线的直线部分延长与横轴相交，交点的横坐标绝对值 ΔIf0 即为校正量 。在所有试验测得的励磁电流数据上加上此值，即得到通过原点的校正曲线，如图 3 所示 。

　　图 3

　　5

　　GB/T 14481—2008

　　7 . 2 电动机法

　　将被试电机接到额定频率 、电压可调的稳定电源上，作空载电动机运行 。将电源电压升到额定值的130%左右，调节被试电机的励磁电流，使电枢电流为最小(此时电机的功率因数接近 1) ,同时读取外施电压 、励磁电流 、频率(或转速)和电枢电流，然后逐步降低电源电压，按上述方法量取 7 ~ 9 点，直到电机尚不至于失步的最低电压为止 。

　　若试验时的频率与额定频率略有差异，则空载电压可按式(5)计算 。

　　在检查试验时，可仅量取额定电压时的励磁电流 。

　　8 稳态短路特性的测定

　　同步发电机的稳态短路特性是电枢绕组短路时的稳态短路电流与励磁电流的关系曲线 。试验时应使用低阻抗导体在尽可能接近电枢绕组出线端处可靠短接 。试验应在他励方式下进行 。

　　将被试电机拖动到额定转速，调节励磁电流，使电枢电流接近 1 . 2 倍额定电流，同时量取电枢电流IK 和励磁电流 IfK,然后逐步减小励磁电流，使励磁电流降低到零为止 。建议读取 5 ~ 7 点，绘制短路特性曲线 IK =f(IfK ) ,见图 4 。

　　图 4

　　9 热试验

　　9 . 1 温度或温升的测量方法

　　温度测量有温度计法和电阻法，这两种方法不作为互相校核用 。

　　9 . 1 . 1 温度计法

　　温度计包括膨胀式温度计(如水银 、酒精等温度计)，半导体温度计，以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，并用保温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，不应采用水银温度计 。

　　9 . 1 . 2 电阻法

　　用电阻法确定绕 组 温 升 时，冷 、热 态 电 阻 必 须 使 用 同 一 台 仪 器 测 量 。 绕 组 温 升 Δθ( K) 按 式(6)计算：

　　+ θ1 - θ0 …………………………

　　式中：

　　R2 — 试验结束时的绕组电阻，Ω;

　　R1 — 实际冷态时的绕组电阻，Ω;

　　θ1 — 测定 R1 时的绕组温度，℃ ;

　　θ0 — 试验结束时的冷却介质温度，℃ ;

　　6

　　GB/T 14481—2008

　　K— 常数，对铜绕组为 235 ,除另有规定外，对铝绕组为 225 。而对其他材料，则为该材料在 0 ℃时电阻温度系数的倒数 。

　　9 . 2 热试验时冷却介质温度的测定

　　对采用周围空气冷却的电机，温度计应分布在电机周围的不同地方，距电机 1 m ~ 2 m,温度计球部高度约为电机高度的二分之一，并应防止热辐射和气流的影响 。应采用在试验过程中最后四分之一时间内，按相等时间间隔测得的几个温度计读数的平均值，作为温升试验结束时的冷却介质温度 θ0 。

　　9 . 3 电机绕组和其他部分温度的测定

　　9 . 3 . 1 电机绕组温度的测定

　　采用 9 . 1 . 2 的电阻法 。

　　9 . 3 . 2 励磁绕组温度的测定

　　用电阻法测量励磁绕组的温度时，电压应在集电环上测量 。

　　9 . 3 . 3 励磁装置绕组和辅助绕组温度测定

　　采用电阻法和温度计法 。

　　9 . 3 . 4 铁心温度的测定

　　铁心温度用温度计测量 。

　　9 . 3 . 5 轴承温度的测定

　　轴承温度用温度计测量 。对于滑动轴承，温度计放在最接近轴瓦处;对于滚动轴承，温度计放在最接近轴承外圈处 。

　　9 . 3 . 6 集电环 、极靴 、阻尼绕组温度的测定

　　电机停转后，立即用点温计测量集电环 、极靴 、阻尼绕组的表面温度，取测得的最高值作为集电环 、极靴 、阻尼绕组的温度 。

　　9 . 4 电机断能停转后所测得数据的修正

　　9 . 4 . 1 用电阻法测量断能停转后的电机绕组温度时，要求在热试验后尽快使电机停转 。 电机断能后如能在表 2 给出的时间内测得第一点读数，则以此读数计算电机的温升而不需外推至断能瞬间 。

　　表 2

　　电机的额定功率 P/(kW 或 kVA)

　　断能后间隔的时间/s

　　P≤50

　　30

　　50

　　90

　　9 . 4 . 2 如在表 2 规定的间隔时间内不能测得第一点读数，则应尽快测取温度或电阻及对应的时间，以后每隔一定时间，读取一次读数，测 4 ~ 5 点读数，绘成温度或电阻与时间关系的冷却曲线，见图 5 。 根据电机的额定功率将此曲线外推至表 2 规定的间隔时间，所获得的温度即为电机断能瞬间的温度 。绘制曲线时，推荐采用半对数坐标，温度(或电阻)标在对数坐标轴上 。如停转后测得的温度连续上升，则应取测得温度最高值作为电机断能瞬间的温度 。

　　图 5

　　7

　　GB/T 14481—2008

　　如电机断能后测得第一点读数的时间超过上述相应间隔时间的两倍，则上述方法只有在制造厂与客户取得协议后才能采用 。

　　9 . 5 热试验方法

　　热试验采用直接负载法 。试验时，保持额定频率 、额定功率和额定功率因数不变，直至电机各部分温度达到稳定状态时为止 。每隔 30 min记录一次电枢电压，电枢电流，功率，励磁电压，励磁电流以及定子铁心，轴承，进出口的冷却介质和周围冷却介质的温度 。在电机各部分温 度 渐 趋 稳 定 阶 段，每 隔15 min记录一次 。 当电机各部分温度变化在 1 h 内不超过 2 K 时，认为电机已达热稳定状态 。

　　试验期间 ，应采取措施尽量减少冷却介质温度的变化 。

　　10 额定励磁电流和固有电压调整率的测定

　　额定励磁电流和固有电压调整率采用直接负载法测定 。

　　10 . 1 额定励磁电流的测定

　　电机在额定工作状态下热稳定时测得的励磁电流，即为额定励磁电流 。

　　10 . 2 固有电压调整率的测定

　　在他励状态下，将发电机加载到额定工作状态后，保持转速和励磁电流不变，逐步减小负载直至空载，读取此时的电压 U0 ,按式(7)计算电机的固有电压调整率 ΔU。

　　…………………………( 7 )

　　式中：

　　U0 — 空载电压，V ;

　　UN — 额定电压，V 。

　　1 1 自励恒压发电机电压调整性能的测定

　　1 1 . 1 空载电压整定范围的检查

　　检查时发电机处于冷态或热态空载状态下，其转速为 105%额定转速(或产品标准规定值)，调节电压整定装置，测定发电机电压的最大值 U0max 和最小值 U0min,此范围即为发电机冷态或热态空载时的电压整定范围 。通常以额定电压 UN 的百分数表示 。

　　1 1 . 2 稳态电压调整率的测定

　　发电机稳态电压调整率的测定，应在额定功率因数和 cosφ= 1 两种情况下进行 。

　　试验时发电机为空载，调节转速至规定值，调节电压整定装置使空载电压在规定的稳态电压调整率范围内 。对不可控励磁方式的发电机，允许在测定前先将负载及功率因数调整至额定值，然后将负载逐渐减小至零，再重新整定电压 。在整个稳态电压调整率试验过程中，电压整定装置应固定不变 。

　　试验时应保持功率因数不变，将负载从零逐渐增加到额定功率，再从额定功率逐渐减小到零，测量各点电压 。在型式试验时，逐点的负载变化约为 25%额定功率，在检查 试 验 时，测 量 点 可 按 经 验 酌 情减少 。

　　试验时原动机的转速变化率规定为 5%(即空载时为 105%额定转速，满载时为额定转速)，并且假定从空载至满载转速变化率与负载变化率成线性关系 。若原动机转速变化率小于 5%而另有规定时，应按规定值试验 。

　　在测定热态电压调整率时，允许重新整定空载电压 。

　　根据发电机励磁系统的不同类型以及不同的运行方式，稳态电压调整率 δstu 应根据专业标准或协议按式(8)或式(9)计算 。

　　…………………………( 8 )

　　8

　　GB/T 14481—2008

　　式中：

　　U1 — 从空载至额定负载之间变化时与 UN 相差最大的稳态电压，V ;

　　UN — 额定电压，V 。

　　…………………………( 9 )

　　式中：

　　Ustmax — 规定条件下，负载自空载至满载之间变化时，电压(有效值)的最大值，V ;

　　Ustmin — 规定条件下，负载自空载至满载之间变化时，电压(有效值)的最小值，V 。

　　1 1 . 3 冷热态电压变化的测定

　　试验时，先将发电机调节至额定工作状态，整个调节过程必须在通电后三分钟内完成 。将电压整定装置固定不动，保持额定频率 、额定功率及额定功率因数运行，从冷态至实际热稳定状态时的电压偏差，即为发电机的冷热态电压变化值 。试验时，环境温度的变化应不大于 10 K 。

　　1 1 . 4 瞬态电压调整率及恢复时间的测定

　　按 IEC 60034-22 : 1996 中 3 . 2 . 6 规定方法进行 。

　　12 效率的测定

　　电机效率可用直接法或间接法(各项损耗之和确定效率)测定 。

　　12 . 1 效率的直接测定法

　　12 . 1 . 1 输入-输出法

　　测量被试电机的输入功率 P1 和输出功率 P2 以确定效率 。

　　12 . 1 . 1 . 1 电功率和机械功率的测量

　　直接测定效率时，电功率用功率表测量，机械功率用测功机或转矩测量仪(包括转速测量)测量 。

　　为了保证测量的精度，在电功率的测量中，电压接线应接到被试电机出线端上，以避免外接导线损耗计入电功率中 。在机械功率的测量中，在额定转速时，测功机的功率应不大于被试电机额定功率的2 倍;转矩测量仪的标称转矩，应不大于被试电机额定转矩的 2 倍 。

　　对于电动机：P1 =Pe1 , P2 =Pmech

　　对于发电机：P1 = Pmech , P2 = Pe1

　　P1 — 输入功率，W ;

　　P2 — 输出功率，W ;

　　Pe1 — 电功率，W ;

　　Pmech — 机械功率，P T— 转矩，N · m ;

　　n— 转速，r/min 。

　　12 . 1 . 1 . 2 负载试验

　　电机应在额定频率额定电压 、额定功率和额定功率因数运行，电机达到热稳定状态后进行负载试验 。改变电机输出功率，测定电机的输入功率 P1 、输出功率 P2 、流经各绕组的电流及冷却介质温度，读取 7 ~ 9 点数据 。停机后，应迅速测定各绕组电阻，并用外推法求得各绕组断能瞬间的电阻值 Rt 。

　　12 . 1 . 1 . 3 修正后的输入功率 P

　　12 . 1 . 1 . 3 . 1 计算 I2 R 损耗时绕组的规定温度 θS ( ℃) ,根据相关标准或协议，按式(10A) 或 式(10B)确定：

　　θS = θref …………………………( 10A )

　　θS = Δθ+ 25 …………………………( 10B )

　　9

　　GB/T 14481—2008

　　式中：

　　Δθ— 绕组温升，℃ ;

　　θref — 按绝缘结构热分级规定的基准温度 θref(见表 3) 。表 3

　　绝缘结构热分级

　　基准温度 θref /℃

　　A、E

　　75

　　B

　　95

　　F

　　115

　　H

　　130

　　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 。

　　12 . 1 . 1 . 3 . 2 按 θS 确定的绕组电阻 RS

　　RR1 …………………………( 11 )

　　式中：

　　θS — 规定温度，按式(10A)或式(10B)确定，℃ ;

　　R1 — 冷态(初始)绕组温度，Ω;

　　θ1 — 测量 R1 时的绕组温度，℃ ;

　　K— 常数，对铜绕组为 235 ,除另有规定外，对铝绕组为 225 。 而对其他材料，则为该材料在 0 ℃时电阻温度系数的倒数 。

　　12 . 1 . 1 . 3 . 3 规定温度 θS 下绕组 I2 R损耗 pcus ( W)

　　pcus = It(2) RS …………………………( 12 )

　　式中：

　　It — 负载试验(12 . 1 . 1 . 2)电流，A ;

　　RS — 按式(11)确定，Ω。

　　12 . 1 . 1 . 3 . 4 试验温度下绕组 I2 R损耗 pcut ( W)

　　pcut = It(2) Rt …………………………( 13 )

　　式中：

　　It — 负载试验(12 . 1 . 1 . 2)电流，A ;

　　Rt — 负载试验(12 . 1 . 1 . 2)断能瞬间绕组电阻，Ω。

　　12 . 1 . 1 . 3 . 5 输入功率的修正值 Δpcu ( W)

　　Δpcu = Σ pcus - Σ pcut …………………………( 14 )

　　式中：

　　Σ pcus — 各绕组在规定温度 θS 下的 I2 R损耗之和，W ;

　　Σ pcut — 各绕组在试验温度下的 I2 R损耗之和，W 。

　　12 . 1 . 1 . 3 . 6 修正后的输入功率 p1,

　　p,1 = p1 + Δpcu …………………………( 15 )

　　式中：

　　p1 — 由负载试验(12 . 1 . 1 . 2)测得的输入功率，W ; Δpcu — 按式(14)确定，W 。

　　12 . 1 . 2 效率的确定

　　…………………………( 16 )

　　10

　　GB/T 14481—2008

　　式中：

　　P2 — 由负载试验(12 . 1 . 1 . 2)测得的输出功率，W ;

　　P1,— 按式(15)确定，W ;

　　PE — 他励励磁功率，W 。

　　作 η=f(P2 )关系曲线，从曲线上确定额定功率时的效率 。

　　注 1 ：PE 是试验时被试电机他励励磁功率 。

　　注 2：如试验时为 自励，P中已包括励磁功率，PE = 0 。

　　12 . 2 效率的间接测定法

　　12 . 2 . 1 电机效率用间接法，即各项损耗之和确定效率时，分别测定或计算下列各项损耗 。

　　12 . 2 . 1 . 1 恒定损耗 PK,包括：

　　a) 铁损耗(包括空载杂散损耗)PFe ;

　　b) 轴承摩擦损耗;

　　c) 风耗;

　　d) 电刷摩擦损耗 。

　　以上 b) 、c) 、d)三项损耗之和称为风摩耗 Pfw 。

　　12 . 2 . 1 . 2 负载损耗

　　电机电枢绕组中 I2 R损耗 Pcua 。

　　12 . 2 . 1 . 3 励磁损耗 Pf 包括：

　　a) 励磁绕组的 I2 R损耗 Pcuf ;

　　b) 变阻器损耗 PR ;

　　c) 电刷电损耗 Prs ;

　　d) 励磁机损耗 Pe ;

　　e) 自带励磁装置的损耗 PZE ;

　　f) 自带辅助绕组的 I2 R损耗 。

　　12 . 2 . 1 . 4 杂散损耗 Pd

　　除恒定损耗 、励磁损耗及电枢绕组 I2 R损耗以外的损耗，包括：

　　a) 电枢绕组导线内的杂散损耗;

　　b) 磁路及其他金属部分(导线除外)内的杂散损耗 。

　　12 . 2 . 1 . 5 温度的计算

　　为了确定各绕组的 I2 R损耗，各绕组的直流电阻应按式(11)换算到对应于规定温度 θS 时的数值 。

　　12 . 2 . 2 电机效率的确定

　　12 . 2 . 2 . 1 总损耗 PT

　　PT = PFe + Pfw + Pcua + Pf + Pd ( 17 )

　　12 . 2 . 2 . 2 效率的确定

　　对于发电机：

　　对于电动机：

　　…………………………( 19 )

　　式中：

　　P2 — 负载试验(12 . 1 . 1 . 2)时测得的输出功率，W ;

　　P1 — 负载试验(12 . 1 . 1 . 2)时测得的输入功率，W 。

　　11

　　GB/T 14481—2008

　　作 η=f(P2 )函数曲线，确定额定输出时的效率值 。

　　12 . 2 . 3 恒定损耗 PK 的测定

　　12 . 2 . 3 . 1 空载发电机法

　　被试电机他励，作空载发电机运行 。试验时被试电机保持额定转速或额定频率不变 。待风摩耗稳定后，由功率合适的测功机或标称转矩合适的转矩仪测量原动机的输出功率，此输出功率即为被试电机在对应电压下的恒定损耗 PK 。建议自 1 . 25 UN 电压起，逐步降低 。在 1 . 25 UN ~ 0 . 6 UN 范围内均匀取 5 ~ 6 点(包括 UN ) ,在 0 . 5 UN ~ 0 . 2 UN 之间至少取 4 点，在各电压处测量并记录原动机输出功率PK,电枢电压 U0 ,励磁电流 If,转速 n 或频率 f。

　　作 PK =f(U0 /UN ) 2 曲线，见图 6 。对应于(U0 /UN ) 2 = 0 时的 PK 即为被试电机的风摩耗 Pfw ;对应于(U0 /UN ) 2 = 1 时的 PK 即为额定电压 UN 下的恒定损耗 。二者之差为被试电机在额定电压下的铁耗 PFe 。

　　图 6

　　12 . 2 . 3 . 2 空载电动机法

　　被试电机接到额定频率，电压可调的电源上作空载电动机(他励)运行(对不能自起动的被试电机应采取合适的辅助措施起动)。调节被试电机的励磁电流使电枢电流为最小 。待轴承摩擦损耗和电刷摩擦损耗稳定后，在不同电压下测量输入功率 P1 及电枢电流 I0 。建议 自 1 . 25 UN 电压起，逐步降低电压 。在 1 . 25 UN ~ 0 . 6 UN 范围内(包括 UN )均匀测取 5 ~ 6 点 。在 0 . 5 UN ~ 0 . 2 UN(不失步)之间至少测取 4 点 。在各电压点处测量并记录电动机的输入功率 P0 、电枢电压 U0 、电枢电流 I0 、励磁电流 If0 。在电机断能停转后迅速测量电枢绕组的直流电阻 。被试电机在对应电压下的恒定损耗 PK 按 式(20)计算：