电机指标的硬性指标为


  节能减排已经成了不可回避嘚问题国家十二五规划中将节能减排提到了前所未有的高度。电机指标是用电量最大的耗电机指标械有统计显示,2011年我国电机指标保有量约17亿千瓦,总耗电量约3万亿千瓦时占全社会总用电量的64%,其中工业领域电机指标总用电量为2.6万亿千瓦时约占工业用电的75%。我国電机指标能效水平逐步提高但总体仍然较低,平均水平比国外低3-5个百分点低效电机指标造成用电浪费。十二五规划将电机指标系统节能作为节能减排的一个重要方向并且明确指出,研制高效电机指标、超高效电机指标、超超高效电机指标及采用变频调速是电机指标系統节能的重要途径
  能效计量检测是电机指标系统节能的前提条件和技术基础,并为节能增效提供评估手段
  电机指标功率表是電机指标系统能效计量检测的主要电测量仪表,电机指标功率表的精度直接影响能效计量检测的精度其主要功能是测量电动机输入或发電机指标输出的电压、电流、功率、功率因数等电参量。对于变频器供电的电机指标还需测量电压基波有效值、电流基波有效值、基波功率等变频电量,有时还需要测量相关的谐波电压、谐波电流、谐波功率以及总谐波失真THD、总谐波因数THF、电压谐波因数HVF、电流谐波因数HCF等諧波特征值这类电机指标功率表需要较强的分析能力,且功能远比常规电机指标功率表复杂因此,一般习惯称为功率分析仪依据被測参量不同及仪表的特点,也称、高精度功率分析仪、宽频功率分析仪等 

二、GB/T 1032对电机指标功率表等电测量仪器的要求

  《GB/T 三相异步电動机试验方法》对电机指标功率表等电量测量仪器及相关传感器的要求如下(参见4.3测试仪器与测量要求):

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

  [AnyWay中国注]:本段所指的仪器应当包括一次仪器和二次儀器,一次仪器包括电压、电流互感器或其它电压、电流传感器二次仪器主要指电机指标功率表。原因是若传感器的量程过大除了传感器本身输出信号精度降低之外,还会因传感器输出信号过小而导致二次仪器的测量精度降低

  由于电机指标试验电压、电流范围较寬,单一的传感器难于满足精度要求即便是某些传感器的精度很高,当被测信号远远小于额定信号时其二次输出信号很小,测量仪器嘚信噪比、传感器及仪表受干扰的影响均不能忽视  因此,正确的做法是针对被测信号不同幅值采用多个传感器或采用多量程传感器(多绕组互感器或Anyway变频功率传感器)分别满足不同幅值电压、电流的高精度测量。  传感器的二次输出量程应与电机指标功率表等电測量仪器的输入量程匹配某些电压传感器的二次输出为电流信号,或电流传感器的二次输出为电压信号时量程匹配难度较大。因此選购电机指标功率表等测试设备时,应综合考虑电机指标功率表和传感器的量程问题   影响仪器测量结果准确度的因素:

  [AnyWay中国注]:采用电压互感器或电流互感器时尤其重要。因为测量用电压、电流互感器的的准确度标称条件为额定二次负荷现在使用的电机指标功率表大多为电子式仪表,输入负荷非常小(电流通道输入阻抗非常低电压通道测量阻抗非常高),因此应当在二次仪器的输入端串联戓并联电阻对互感器的二次负荷进行匹配。有一种观点认为互感器的二次负荷越小,互感器的精度越高这种说法对于测量用互感器而訁,是不正确的  《JJG_314-2010_测量用电压互感器检定规程》中明确规定:  测量用电压互感器的二次负荷应为额定二次负荷的25%~100%,只有额定②次负荷小于0.2VA的电压互感器其二次负荷的下限为0VA,可直接连接各类高输入阻抗电机指标功率表但不意味着二次负荷越小越好。  《JJG 測量用电流互感器检定规程》明确规定:  1、额定二次电流5A额定二次负荷7.5VA及以下的互感器,下限负荷由制造厂规定;制造厂未规定下限负荷的下限负荷为2.5VA。  2、额定负荷电阻小于0.2Ω的互感器,下限负荷为0.1Ω。  3、制造厂规定为固定负荷的互感器在固定负荷的±10%范围内,比差及角差指标应满足固定负荷时的指标   b) 引接线校正;

  [AnyWay中国注]:定子的工频磁场,转子的低频磁场变频器、整流器等非线性设备造成的高频电磁场等充斥电机指标试验现场,传感器与电机指标功率表之间的连线是测量系统引入电磁干扰的重要传播途径其电磁干扰的影响不可忽视。因此电机指标功率表制造商应对引接线的长度及线材和线型等的要求。  对于采用互感器的电测量系統GB/T7电子式电流互感器(IEC2)中对引接线的引入误差的估计值为0.1%。   c) 仪器的量程、使用条件和校准

  [AnyWay中国注]:电机指标功率表的量程應根据被测信号选择,一般应控制被测信号幅值在量程(或保证精度的测量上限)的40~100%之间  仪器的精度指标使用条件有关,由于使用條件一般不易改变应通过选择仪器,使其精度标称条件符合使用条件标称精度高的电机指标功率表或传感器在电机指标试验现场不一萣能够充分展现其性能指标。  校准包括出厂校准和年度校准应该选择能够提供检定***或校准报告的仪器或系统,还需考虑采购后嘚年度校准不能溯源(不能实现校准)的精度指标不能作为试验结果准确性的依据。

  电量测量仪器的准确度等级应不低于0.5级(兆欧表除外)用低不确定度试验方法测定电机指标效率时,为保证试验结果的准确性和重复性仪器的准确度等级应不低于0.2级。
  电子仪器是多用途的与无源仪器(非电子式)相比,有非常大的输入阻抗无需因仪器自身损耗而修正读数。但高输入阻抗仪器对干扰更为敏感应依实践经验,采取减少干扰的措施
  [AnyWay中国注]:电机指标铁损是电机指标损耗的重要构成部分,当采用损耗分析法试验时铁损甴空载试验功率等参数获取,准确测量电机指标空载功率至关重要由于电机指标空载时的功率因数一般较低,因此选购电机指标功率表时,应着重考核其低功率因数下的功率测量准确度

3、仪用互感器(或传感器)

  测量用仪用互感器的准确度等级应不低于0.2级。

  [AnyWayΦ国注]:角差是互感器准确度指标的重要组成部分是影响功率测量准确度的主要因数之一(详见银河文库《不同功率因数下相位误差对功率测量准确度的影响》)。然而在变频电机指标、变频器、逆变器等的功率测量中,由于目前广泛使用的霍尔电压、电流传感器一般鈈标称角差指标传感器的角差指标往往被忽视。  在选用各种电压、电流传感器时应尽可能要求厂家提供角差校准***或将传感器送至权威计量检定部门进行角差溯源。

  测量端电压的信号线应接到电机指标绕组引出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应同时测量端电压Uuv、Uvw、Uwu,取其算术平均值计算电动机的性能
  [AnyWay中国注]:如果测量的是相电压,考虑到电机指标试验时三相电压不一定完全对称,线电压与相电压不宜简单的按照根号3倍进行换算而应采用线电压的瞬时值为相电压的瞬时值之差的原理,先求取线电压的瞬时值再对线电压的瞬时值进行方均根运算求取有效值或进行傅里叶变换求取基波有效值等。

  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入二次回路仪器的总阻抗(包括连接導线)应不超过其额定阻抗值。
  对IN<5A的电动机除堵转试验外,不应使用电流互感器
  [AnyWay中国注]:不应使用电流互感器主要考虑到对於小电流的电机指标,通常功率较小电流互感器的损耗不能忽略。随着低功耗互感器技术的成熟与应用采用低功耗电流互感器可不受此限制,相反由于互感器在一次与二次回路之间建立了良好的隔离,对于安全测量和抗干扰均有帮助

  应采用两表(两台单相功率表)法测量三相电动机的输入功率,也可采用一台三相功率表或三台单相功率表测量输入功率功率表的电压信号线应接到绕组引出线端孓。
  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。

三、GB/T 22670对电机指标功率表等电测量仪器的要求

  《GB/T 变频器供电三相笼型感应电动机试验方法》对电机指标功率表等电量测量仪器及相关传感器的要求如下(参见4.2测量仪器):
  測量仪器除应满足GB/T1032中的要求之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入-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
  考虑到谐波产生损耗的作用,应仔细选择测試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fr:
  fr=10f1——对六階梯波变频器
  f1——最高额定频率;
  fp——最高脉冲频率(载波频率)
  对于六阶梯波变频器,普通的电动式仪表即能满足这些偠求;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鼡两表法(Aron接法)。这是因有电容电流存在输入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。
  [AnyWay中国注]:當电机指标中线未引出时每相用一个功率表的方法不能实施。有人提出了采用三个等电阻或阻抗的元件连接成星形获取虚拟中性点的方法事实上,该方法对于功率测量而言同样没有回避电容电流的影响。因此更加准确的说法应该是采用每相一个电流表的测量方法。詳见银河文库《浅谈变频电机指标试验的功率测量》
  注2:变频器的输出谐波及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),而在其规定的上限频率其准确度等级容许有附加误差(如在1000Hz时为0.4%)。电子式测量仪表通瑺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。

四、GB 18613对电机指标功率表等电测量仪器的要求

  《GB 中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》对电机指标功率表等电量测量仪器及相关传感器的要求如下(参见):
  电动机效率应按GB/T1032中的B法——测量输入输出功率的损耗分析仪测量
  [AnyWay中国注]:在GB/T1032中规定B法为低不确定度试验方法,因此按照GB/T1032的要求,为保证试验结果的准确性和重复性电机指标功率表的准确度等级应不低于0.2级。



  要想在使用方面取得如此优秀的表现用户必须要对电机指标有全面的了解,比如要知道电机指标相关的一些术语就电机指标的指标术语来看,主要分静态指标术語和动态指标术语这两个方面其中动态指标术语如下,对这些指标术语清楚有利于大家根据参数了解电机指标的具体情况,以此在促進优化电机指标选型的同时也优化电机指标的应用:

  1、步进电机指标每转过一个步距角的实际值与理论值的误差叫做步距角精度。步距角精度一般用百分比表示:误差/步距角*100%不同运行拍数其值是不一样的,比如四拍运行时步距角精度就应该在5%之内八拍运行时步距角精度数值则应该在15%以内。

  2、转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度称之为失调角电机指标运转的时候必然存在失调角,并且这个失调角带来的误差即便是采用细分驱动也不能完全解决。

  3、电机指标运转时运转的步数不等于理论上的步数,这称之为失步电机指標启动速度过高的时候容易引发此类现象。

  4、电机指标在某种驱动形式、电压及额定电流下不带负载的最高转速频率称之为最大空载嘚运行频率:

  5、电机指标在某种驱动形式、电压及额定电流条件下不加负载能够直接起动的最大频率就是最大空载起动频率。

  6、步进电机指标都有固定的共振区域这个固定的共振区域被称之为电机指标的共振点。关于电机指标的共振点不同品种的电机指标是鈈一样的,比如二、四相感应子式的电机指标共振区一般在180-250pps之间或在400pps左右另外电机指标的共振点有:电机指标驱动电压越高、电流越大、负载越轻、体积越小,共振区越向上偏移这样的特点为了优化电机指标的与西宁使用,避免在增大输出电矩的同时引发失步和系统噪聲增加工作点最好是偏移共振区较多。

  7、当电机指标绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或为正转通电时序为DA-CD-BC-AB或为反转,这就是电机指标正反转控制

  8、电机指标在某种测试条件下测得的运行中输出力矩与频率关系的曲线叫做运行矩频特性,这是电机指标的诸多动态曲线中运行矩頻特性最为重要选择电机指标的时候往往都要以运行矩频特性为根本依据。除了运行矩频特性之外还有惯频特性、起动频率特性等。叧外大家需要知道选定电机指标之后,静力矩是确定的但动态力矩却不是,电机指标的动态力矩由电机指标运行时的平均电流决定岼均电流小电机指标的输出力矩就笑,反之则电机指标的输出力矩会比较大通过增大平均电流,能够提高电机指标的动态力矩这可以通过尽可能提高驱动电压,采用小电感、大电流的电机指标来实现电机指标输出频率大,意味着其电频率特性硬更能高效运行使用。


参考资料

 

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