程 磊 張傳甲

（威凱檢測技術(shù)有限公司 廣州 510663）

引言

小功率電機(jī)是我國特有的電機(jī)類別，國際上的電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)很少關(guān)注小功率部分，一般國際標(biāo)準(zhǔn)特別是能效類標(biāo)準(zhǔn)對電機(jī)功率的要求最低是750 W，然而750 W 以下電機(jī)在家用電器中的應(yīng)用是十分廣泛的，其耗電量及對環(huán)境的影響也不容忽視，因此對小功率電機(jī)能效分級的研究很有必要。

近年來，國家政策層面上對產(chǎn)品綠色設(shè)計、制造，節(jié)能減排的要求逐步提高，電機(jī)作為傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品，其要求也在逐步提升，加之環(huán)保政策的逐步緊逼，一些落后產(chǎn)能及能效的產(chǎn)品亟待淘汰，行業(yè)面臨洗牌。在這種形勢下，大、中小型電機(jī)均在不斷推出新的產(chǎn)品系列、提升能效指標(biāo)來響應(yīng)政策要求，因此目前亟需制定完善的小功率電機(jī)的能效考核指標(biāo)體系，來適應(yīng)時代發(fā)展的需要。

1 小功率電動機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

GB 25958-2010[1]《小功率電動機(jī)能效限定值及能效等級》規(guī)定了小功率異步電動機(jī)的能效等級、能效限定值、目標(biāo)能效限定值、節(jié)能評價值和試驗方法。它適用于690 V 及以下的電壓和50 Hz交流電源供電的小功率三相異步電動機(jī)（10～2 200 W）、電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)（10～2 200 W）、電容起動異步電動機(jī)（120～3 700 W）、雙值電容異步電動機(jī)（250～3 000 W）等一般用途電動機(jī),以及房間空調(diào)器風(fēng)扇電動機(jī)（6～550 W）。

小功率電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)GB 25958-2010 已實施九年，但一直未納入強(qiáng)制能效標(biāo)簽體系，究其原因一是小功率電機(jī)產(chǎn)品類別廣泛復(fù)雜難以歸類，二是指標(biāo)方面近十幾年一直未提高要求，特別是YS、YL 等工業(yè)系列電機(jī)，對行業(yè)的規(guī)范作用略顯薄弱，因此確定新的小功率電機(jī)能效指標(biāo)意義重大。

2 小功率電機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的能效要求

國內(nèi)的單相異步電動機(jī)屬于成熟產(chǎn)品，執(zhí)行統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，目前執(zhí)行以下四項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T 1010-2017[2]《YU系列電阻起動異步電動機(jī) 技術(shù)條件》、JB/T 1011-2017[3]《YC系列電容起動異步電動機(jī) 技術(shù)條件》、JB/T 1012-2017[4]《YY系列電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī) 技術(shù)條件》和JB/T 9542-2015[5]《雙值電容異步電動機(jī)通用技術(shù)條件》。國內(nèi)空調(diào)器風(fēng)扇類電動機(jī)目前執(zhí)行以下兩個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T 4270-2013[6]《房間空調(diào)器風(fēng)扇用電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī) 技術(shù)條件》和JB/T 11703-2013[7]《空氣調(diào)節(jié)器風(fēng)扇用無刷直流電動機(jī) 技術(shù)條件》。除JB/T 9542外，其他幾個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均已經(jīng)加入了能效分級的要求，而JB/T 9542標(biāo)準(zhǔn)2019年也在修訂中，將會增加能效分級要求，五個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均是以上一版本標(biāo)準(zhǔn)的效率指標(biāo)作為3級能效指標(biāo)，1、2級指標(biāo)在下一級指標(biāo)的基礎(chǔ)上損耗下降15 %得到。由于電阻起動異步電動機(jī)所占的市場份額非常少，原GB 25958-2010未考慮此種類型的電機(jī)產(chǎn)品。

3 小功率電機(jī)能效指標(biāo)的分析及建議

小功率電機(jī)中的電阻起動異步電動機(jī)所占的市場份額非常少，因此新的能效考核指標(biāo)體系可以不用考慮此類電機(jī)，企業(yè)生產(chǎn)參照推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)即可。電容起動異步電動機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)和雙值電容異步電動機(jī)這3類產(chǎn)品應(yīng)該結(jié)合目前實際和IEC標(biāo)準(zhǔn)[8]的效率指標(biāo)，采用對比分析，確定合理的效率考核指標(biāo)。在國家的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)中一直沒有對無刷直流電機(jī)的能效提出要求，因此合理制定其能效指標(biāo)并納入新的考核體系非常有意義。

3.1 電容起動異步電動機(jī)

電容起動異步電動機(jī)主要應(yīng)用于需求起動力矩較大的場合，電機(jī)本體結(jié)構(gòu)所限運(yùn)轉(zhuǎn)時不帶電容，效率很難提升，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中也認(rèn)為此類電機(jī)效率指標(biāo)達(dá)到IE1標(biāo)準(zhǔn)能效是比較困難的，因此電容起動異步電動機(jī)的效率考核指標(biāo)按照行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)中的要求即可。

3.2 電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)

對于電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)，對比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3級能效指標(biāo)與IE1指標(biāo)，見圖1、圖2、圖3 。

圖1、圖2和圖3中數(shù)據(jù)標(biāo)記類型為實心方形的是IEC標(biāo)準(zhǔn)中IE1對應(yīng)2、4、6極的指標(biāo)，數(shù)據(jù)標(biāo)記類型為實心三角形的是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中3級能效對應(yīng)2、4、6極的指標(biāo)，從圖中可以看出，高功率段IEC指標(biāo)普遍高于行業(yè)指標(biāo)，在低功率段行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)較高，一小部分指標(biāo)兩者接近或相同。在電機(jī)能效指標(biāo)的選取上一般采用就高不就低的原則，因此電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)應(yīng)該以IE1指標(biāo)為主，將低功率段行業(yè)指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，形成新的指標(biāo)體系。120 W以下的電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)由于其企業(yè)生產(chǎn)數(shù)量較少，可以不考慮納入新的能效考核體系中。

圖1 2極電機(jī)效率指標(biāo)對比

3.3 雙值電容異步電動機(jī)

對于雙值電容異步電動機(jī)，對比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3級能效指標(biāo)與IE1指標(biāo)，見圖4、圖5 。其中，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 9542中規(guī)定最低功率為250 W。

圖4和圖5中數(shù)據(jù)標(biāo)記類型為實心方形的是IEC標(biāo)準(zhǔn)中IE1對應(yīng)2、4極的指標(biāo)，數(shù)據(jù)標(biāo)記類型為實心三角形的是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中3級能效對應(yīng)2、4極的指標(biāo)，從圖中可以看出， IEC指標(biāo)普遍高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，在低功率段個別行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)高出IEC指標(biāo)，另外也有一小部分重合指標(biāo)。因此對于雙值電容異步電動機(jī)，也應(yīng)該以IE1指標(biāo)為主，將低功率段個別指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，形成新的指標(biāo)體系。

3.4 空調(diào)器風(fēng)扇用電動機(jī)

目前空調(diào)器風(fēng)扇用電動機(jī)主要有兩種類型，電容類電機(jī)和無刷直流電動機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)GB 25958-2010中僅考慮了電容類電機(jī)，隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無刷直流電動機(jī)的市場份額正逐年增多，因此新的能效考核體系增加這一類產(chǎn)品的能效要求十分必要。

JB/T 4270-2013《房間空調(diào)器風(fēng)扇用電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī) 技術(shù)條件》和JB/T 11703-2013 《空氣調(diào)節(jié)器風(fēng)扇用無刷直流電動機(jī) 技術(shù)條件》這兩個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已于2013年發(fā)布，具備一定的行業(yè)基礎(chǔ)，因此里面的效率指標(biāo)數(shù)據(jù)可以納入到新的能效考核體系中，考慮到空調(diào)類電機(jī)產(chǎn)品規(guī)格型號豐富且大小功率的電機(jī)均有一定的市場份額，新的能效考核體系可以將標(biāo)準(zhǔn)功率范圍定為10～1 100 W。

由于小功率電動機(jī)效率偏低，效率容差如執(zhí)行GB /T 755[9]，則可能出現(xiàn)效率容差計算值超10 %的情況（GB/T 755規(guī)定最低為-0.07），因此對于小功率電機(jī)部分，效率容差可以考慮執(zhí)行GB/T 5171.1[10]（最大-0.04）。按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4270考核效率指標(biāo)時，計算結(jié)果考慮容差后可能會出現(xiàn)同時滿足兩個效率等級的情況，所以建議新的能效考核體系中效率指標(biāo)在原行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上做些調(diào)整，建議2級能效指標(biāo)為3級指標(biāo)加4 %（最大容差），建議1級能效指標(biāo)為2級指標(biāo)加4 %。調(diào)整前后的2級指標(biāo)對比情況如表1所示。

圖2 4極電機(jī)效率指標(biāo)對比

圖3 6極電機(jī)效率指標(biāo)對比

空調(diào)器風(fēng)扇用無刷直流電動機(jī)建議在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，將優(yōu)先功率值列表出來，效率指標(biāo)采用插值法確定。

4 小功率電機(jī)的能效試驗方法

對于小功率電動機(jī)部分，由于輸出功率普遍不高，效率測試方法可以按照GB/T 5171.21[11]中的直接法進(jìn)行，但是由于小功率電機(jī)的特殊性，需要對空調(diào)類電動機(jī)和無刷直流電動機(jī)的測試作出明確的規(guī)定才能在實踐中方便操作，因此建議如下：

圖5 4極電機(jī)效率指標(biāo)對比

表1 空調(diào)電容電機(jī)效率指標(biāo)對比

1）對于空調(diào)類電動機(jī)，由于行業(yè)的原因，電動機(jī)可能應(yīng)用于多個轉(zhuǎn)速場合，效率測試時統(tǒng)一為按標(biāo)稱的最高轉(zhuǎn)速點進(jìn)行。

2）對于無刷直流電動機(jī)，由于帶有控制器，實際產(chǎn)品可能有幾種類型，一是電機(jī)與控制器分離，二是驅(qū)動電路與電動機(jī)集成為一體，三是交流輸入的無刷直流電動機(jī)。針對此種情況，測試方法應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一為當(dāng)驅(qū)動電路與電機(jī)無法分離時，按整體考核效率。

5 小結(jié)

科學(xué)的能效指標(biāo)體系既需要考慮我國的實際國情，又需要兼?zhèn)渑cIEC 標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的統(tǒng)一性。新的小功率電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)如果能夠正式實施并且納入到強(qiáng)制能效標(biāo)簽體系，那么必將會引起新一輪的行業(yè)洗牌，淘汰掉一部分落后的能效產(chǎn)品。將新的小功率電機(jī)能效分級應(yīng)用到實踐中也必然會鼓勵高效小功率電機(jī)企業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新提升，同時對整個小功率電機(jī)行業(yè)的良性發(fā)展起到促進(jìn)作用。