王凱 孔高祥 黃曉東

摘 要：GB/T 1032《三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法》是我國(guó)三相異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品檢測(cè)方法的主要依據(jù)。新版試驗(yàn)方法即將在2024年4月1日實(shí)施，與現(xiàn)行2012版標(biāo)準(zhǔn)相比，新版標(biāo)準(zhǔn)在諸多方面做出來(lái)調(diào)整。本文列舉了新舊版本中除結(jié)構(gòu)性調(diào)整和編輯性改動(dòng)外的的變化，有助于相關(guān)檢驗(yàn)檢測(cè)人員學(xué)習(xí)掌握新的試驗(yàn)方法。

關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)，試驗(yàn)方法，差異

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.05.031

0 引 言

GB/T 1032《三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法》是由國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布的一項(xiàng)產(chǎn)品試驗(yàn)方法，主要針對(duì)K20/29類旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的K22類異步電機(jī)?，F(xiàn)行版本為2012版標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱2012版標(biāo)準(zhǔn)），由2005版修訂而來(lái)。隨著近幾年三相異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的更新迭代，尤其是各類相關(guān)零部件、原材料性能指標(biāo)的提升，三相異步電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)也得到了顯著的提高。新版的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)運(yùn)而生，2023版三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法（以下簡(jiǎn)稱新版標(biāo)準(zhǔn)）將在2024年4月1日正式實(shí)施。本文主要列舉新舊版本中除結(jié)構(gòu)性調(diào)整和編輯性改動(dòng)外的技術(shù)變化及要求。

1 新版標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)變化

1.1 術(shù)語(yǔ)和定義的變化

新版標(biāo)準(zhǔn)將術(shù)語(yǔ)和定義單獨(dú)列成一章，詳見(jiàn)GB/T 1023—2023第3章。新版標(biāo)準(zhǔn)將相關(guān)的術(shù)語(yǔ)列出，增進(jìn)技術(shù)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解，有助于新版標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)施。

1.2 符號(hào)的變化

在符號(hào)方面新版標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了一些調(diào)整，新舊版本標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)對(duì)比見(jiàn)表1。

1.3 電源頻率要求的變化

2012版標(biāo)準(zhǔn)在第4.2.2章節(jié)中對(duì)頻率的要求為，試驗(yàn)過(guò)程中頻率的波動(dòng)應(yīng)在額定頻率的±0.3%范圍內(nèi)（見(jiàn)IEC 60034-2-1：2007中5.4.2）。而新版標(biāo)準(zhǔn)則在第5. 2. 2章節(jié)要求，試驗(yàn)及測(cè)量過(guò)程中，電源頻率的平均值變化應(yīng)在試驗(yàn)所需頻率的±0.1%范圍內(nèi)（見(jiàn)GB/T 25442—2018中5.4.2）。新版標(biāo)準(zhǔn)較2012版標(biāo)準(zhǔn)提高了試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)頻率的要求，因此試驗(yàn)系統(tǒng)能力也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)提升。

1.4 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器準(zhǔn)確要求的變化

轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器是集轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率為一體的高精度動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x器[1]。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器可以測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速參數(shù)，是電機(jī)試驗(yàn)中必不可少的測(cè)量?jī)x器。2012版標(biāo)準(zhǔn)在第4.3.6章節(jié)中轉(zhuǎn)矩測(cè)量中要求，測(cè)量效率時(shí)轉(zhuǎn)矩傳感器及測(cè)量?jī)x的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)不低于0.2級(jí)。轉(zhuǎn)矩傳感器及測(cè)量?jī)x的標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩應(yīng)不超過(guò)被試電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的2倍。在被試電機(jī)為額定轉(zhuǎn)速時(shí)，測(cè)得的聯(lián)軸器及測(cè)功機(jī)的風(fēng)摩耗應(yīng)不大于被試電機(jī)額定輸出的15%，轉(zhuǎn)矩變化的敏感度應(yīng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的0.25%。而新版標(biāo)準(zhǔn)中第5.3.6轉(zhuǎn)矩測(cè)量中要求，測(cè)量效率時(shí)，轉(zhuǎn)矩測(cè)量設(shè)備應(yīng)至少具有0.2級(jí)準(zhǔn)確度，測(cè)量的最小轉(zhuǎn)矩值應(yīng)不小于其標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩的10%，如果轉(zhuǎn)矩測(cè)量設(shè)備具有更高的準(zhǔn)確度，則允許轉(zhuǎn)矩測(cè)量設(shè)備范圍能相應(yīng)擴(kuò)大。

1.5 負(fù)載和空載試驗(yàn)測(cè)量點(diǎn)的變化

2012版標(biāo)準(zhǔn)在負(fù)載試驗(yàn)中規(guī)定，選取6個(gè)測(cè)量點(diǎn)。其中4個(gè)點(diǎn)均勻分布在25%到100%（含100%）之間，另外2點(diǎn)在大于100%到150%額定負(fù)載之間。電機(jī)加載過(guò)程從最大負(fù)載開(kāi)始，依次降至最小負(fù)載點(diǎn)。在新版標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載試驗(yàn)直接規(guī)定6個(gè)負(fù)載點(diǎn)為125%、115%、100%、75%、50%、25%，加載過(guò)程與2012版標(biāo)準(zhǔn)相同。在空載試驗(yàn)過(guò)程中，2012版本標(biāo)準(zhǔn)要求電機(jī)以額定頻率運(yùn)行，從125%的額定電壓逐漸降低至空載電流為最小或者不穩(wěn)定的最小電流為止。這一過(guò)程需在125%和60%額定電壓之間均勻取5個(gè)點(diǎn)，在50%和最低電壓之間至少取4個(gè)點(diǎn)。新版標(biāo)準(zhǔn)則直接明確試驗(yàn)程序需要取8個(gè)電壓點(diǎn)，依次為110%、100%、95%、90%、60%、50%、40%、30%，試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)按電壓逐漸減小的順序盡可能快地進(jìn)行。新舊版本標(biāo)準(zhǔn)空、負(fù)載采樣點(diǎn)區(qū)別見(jiàn)表2。

1.6 試驗(yàn)方法的優(yōu)選

新版標(biāo)準(zhǔn)刪除了負(fù)載雜散損耗的Eh-star法。Eh-star法是一種雜散損耗測(cè)試方法，對(duì)試驗(yàn)室設(shè)備的要求不是太高，試驗(yàn)室無(wú)需投入太多資金[2]。此方法不確定度為“中”，在行業(yè)中應(yīng)用極少，實(shí)用性不強(qiáng)。新版標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)大B法-測(cè)量輸入輸出的損耗分析法適用范圍，將2012版標(biāo)準(zhǔn)適用于400 kW及以下電動(dòng)機(jī)擴(kuò)大到適用于2000 kW及以下電動(dòng)機(jī)。

2 新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)的要求

2.1 試驗(yàn)電源的要求

電能質(zhì)量是電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)電源部分的重要考量指標(biāo)。在不同的電能質(zhì)量擾動(dòng)下，電機(jī)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間、定子電流和轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生變化，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)不同程度的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而給電機(jī)帶來(lái)不利的影響[3]。三相電壓不平衡、諧波與電壓暫降情況下，異步電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩中會(huì)出現(xiàn)不同程度的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩[4]。以下對(duì)電壓波形、電壓對(duì)稱性、電源頻率三方面新的要求進(jìn)行解析。

2.1.1 電壓波形

新版標(biāo)準(zhǔn)要求熱試驗(yàn)時(shí)電壓波形的HVF≤0.015。諧波電壓因數(shù)是指對(duì)電源電壓波形的正弦性的度量，是電壓波形中基波及各次諧波有效值加權(quán)平方和的平方根值與整個(gè)波形有效值的百分比，又稱為HVF值。

2.1.2 電壓對(duì)稱性

新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電壓對(duì)稱性提出要求，負(fù)序分量小于正序分量的0.5%，并應(yīng)當(dāng)消除零序分量。當(dāng)前電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)中電源一般為變頻電源，由工頻電經(jīng)逆變-整流-逆變成三相交流電后輸出供試驗(yàn)系統(tǒng)使用，三相交流電壓的對(duì)稱性在三相供電系統(tǒng)中至關(guān)重要。通常情況下，三相負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，三相穩(wěn)態(tài)電壓的幅值變化不超過(guò)3V，相位差變化不超過(guò)8°，則三相電壓對(duì)稱。嚴(yán)重的電壓不對(duì)稱不僅會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的輸出力矩，除正向力矩外，還產(chǎn)生了與逆序電壓成平方的逆向力矩。逆序磁場(chǎng)感應(yīng)出的電流還會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱加劇[5]。

2.1.3 頻率偏差

三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能主要包括起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)、起動(dòng)電流、轉(zhuǎn)差率、同步轉(zhuǎn)速、效率、溫升等。在頻率變化時(shí)，電機(jī)的運(yùn)行性能將發(fā)生變化[6]。新版標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)機(jī)測(cè)量過(guò)程中，電源頻率的平均變化值應(yīng)在試驗(yàn)所需頻率的±0.1%范圍內(nèi)。而2012版標(biāo)準(zhǔn)中要求，試驗(yàn)過(guò)程中頻率的波動(dòng)量應(yīng)在額定頻率的±0.3%范圍內(nèi)。由此可見(jiàn)，新版標(biāo)準(zhǔn)提高了對(duì)電源頻率的要求。

2.2 測(cè)量?jī)x器的要求

試驗(yàn)室在進(jìn)行電機(jī)測(cè)試時(shí)需要電源系統(tǒng)跟相關(guān)的測(cè)量?jī)x器。一般包括靜止逆變電源、斬波電源、工控機(jī)、PLC、電壓電流傳感器、溫度傳感器、電阻測(cè)量?jī)x器等。各類檢測(cè)儀表應(yīng)當(dāng)保證精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗(yàn)時(shí)還應(yīng)當(dāng)充分考慮到變頻電源的干擾輻射對(duì)測(cè)量的影響，在變頻電源的安裝、試驗(yàn)電纜的選用測(cè)量?jī)x器的選用、測(cè)量?jī)x器的電源隔離及系統(tǒng)接地等方面應(yīng)當(dāng)有抗干擾措施。對(duì)儀器儀表的要求見(jiàn)表3。

3 結(jié) 語(yǔ)

國(guó)標(biāo)GB/T 1032一直以來(lái)是我國(guó)三相異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品試驗(yàn)方法的首選，先后經(jīng)歷2005版、2012版的修訂。因產(chǎn)品的迭代升級(jí)與檢測(cè)技術(shù)的日益發(fā)展，試驗(yàn)方法也在不斷變化、日趨完善。預(yù)計(jì)隨著新版標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，各大三相異步電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室也應(yīng)當(dāng)盡快組織學(xué)習(xí)消化理解新版標(biāo)準(zhǔn)。本文簡(jiǎn)單對(duì)新老標(biāo)準(zhǔn)的主要變化及對(duì)試驗(yàn)設(shè)備新要求的闡述，有助于快速理解應(yīng)用新的試驗(yàn)方法。

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作者簡(jiǎn)介

王凱，本科，工程師，研究方向?yàn)殡姎猱a(chǎn)品檢測(cè)與設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：袁文靜）