(高清版)GBT 32877-2022 變頻器供電交流電動機確定損耗和效率的特定試驗方法

GB/T32877—2022/IEC60034-2-3:2020代替GB/T32877—2016Specifictestmethodsfordeterminingfordetermininglossesandefficiencyofconverter-fedACmotors國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I Ⅲ V 1 1 1 2 3 4 7附錄A(資料性)交流電動機的損耗 附錄B(資料性)確定各負載點損耗和效率的范例 ⅢGB/T32877—2022/IEC60034-2-3:20本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件代替GB/T32877—2016《變頻器供電交流感應電動機確定損耗和效率的特定試驗方法》,b)刪除了2-3-D量熱法(見2016年版的6.5);c)增加了替代效率確定法(AEDM法)(見6.4);d)增加了計算法確定效率(見6.5);e)增加了插值計算任意運行點的損耗(見第7章);f)刪除了附錄A“試驗用變頻器輸出電壓的定義”(見2016年版的附錄A);本文件等同采用IEC60034-2-3:2020《旋轉電機第2-3部分：變頻器供電交流電動機確定損耗和——為與現(xiàn)有標準協(xié)調，將標準名稱改為《變頻器供電交流電動機確定損耗和效率的特定試驗8kHz更正為5kHz或10kHz;60換算為轉每秒，因此將原文公式Pzc=2π·Tc·n更正為Pzc=2π·Tc·n/60;請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識本文件由全國旋轉電機標準化技術委員會(SAC/TC26)歸口。VGB/T32877—2022/IEC60034-2-3:2020本文件的目標是為了定義變頻器供電電動機確定總損耗和效率的試驗方損耗。附加高頻損耗顯然是標準正弦波電源供電的、按照GB/T25442—2018試驗方法確定的損耗以在電氣傳動系統(tǒng)(PDS)中，電動機和變頻器通常由不同制造商提供。相同設計的電動機被大批量按照本文件確定的損耗不代表實際使用中的損耗，但為比較不同電動機鑒于這些變頻器種類多樣以及越來越需要驗證是否符合國家能效法規(guī)件下提供可比較的效率值。通過該方法可以得出電動機與變頻器的運行的匹配性，但是不等于確定了由特定變頻器供電的電機的實際損耗，這需要測試由最終應用特定變頻器供電的整個電氣傳動系統(tǒng)1GB/T755—2019旋轉電機定額和性能(IEC60034-1:2017,IDT)GB/T18039.4—2017電磁兼容環(huán)境工廠低頻傳導騷擾的兼容水平(IEC61000-2-4:2002,2電動機從靜止直至在正比于轉速變化的電壓供電時所能達到的最高轉速，對感應電機來說保通恒定[恒定壓頻比(U/f)],對同步電機來說依照最大轉矩電流比控制(MTPA)。在基準轉速范圍內(nèi)，半導體器件在一秒內(nèi)的開關次數(shù)，它和選擇的脈沖模式及變頻器拓撲結構一起決定了電機或IPC3測量電源頻率的儀表滿量程精度應為士0.1%,轉速測量在3000r/min及以下分辨率宜為4GB/T32877—2022/IEC60034-2-3:20是變頻器和電動機的獨特組合，則變頻器的參數(shù)要根據(jù)特定應用需求進5.2.2對額定電壓1kV及以下比較變頻器的設置置。比較變頻器設置的目的，是為了給這些設計成與商用變頻器一起運行的電動機建立可比的試驗下述定義的基準條件僅被用于驗證是否符合國家能效法規(guī)，特別是90%速度和100%轉矩負載點。 感應電機和同步電機二者均運行于90%轉速和額定轉矩，保持額定磁通恒定(約90%額定電壓);——對于額定轉速3600r/min及以下的電動機，開關頻率應不高于5kHz; 電動機電纜導體橫截面面積的選取，宜確保在額定負載時壓降不明顯，典型的試驗設置示例見5.2.3變頻器額定電壓高于1由產(chǎn)生諧波含量較低的變頻器(例如多電平變頻器或更高開關頻率的變頻器)供電的電動機相比于根據(jù)能效分類規(guī)劃對額定損耗和能效進行驗證，應按表1采用6.2中的優(yōu)選方法。優(yōu)選方法2-3-A是驗證制造商聲明的額定效率的強制性方法，此驗證可能是來自最終用戶和監(jiān)管5GB/T32877—2022/IEC60章條直接測量輸入輸出表2其他試驗方法章條電空載運行替代效率確定方法(AEDM)根據(jù)認證過的計算法適用于額定輸出本方法用測量電機軸端轉矩和轉速來確定其機械功率Pzc,同時測量其定子的電功率P?c。試驗應在變頻器和基本部件安裝到位已裝配好的電動機上進行，以獲得與在額定轉矩和轉速下運行被試電機直至達到熱穩(wěn)定(每半小時變化率為1K或更小)。停機后檢查轉矩測量設備的偏移量。當測量幾個負載點時，只能僅在最按確定的偏移量修正輸出轉矩Tc。6如果需要區(qū)分正弦波電源供電損耗和變頻器供電損耗之間的差異，可以在基波電壓相同時緊隨變按表3給出的七個標準運行點給電機施加負載。本試驗系列負載點的第1個點應在達到熱穩(wěn)定(每半小時變化率為1K或更小)后進行。后續(xù)各標準運行點(2,3,4,5,6和7)的測量應快速、連續(xù)進行，以盡量減化?；蛘?，運行點的測量順序可以按照4,2,5,6,3和7。記錄電動機輸入功率前，七個標準負載點每個點都要設置到精度為額定轉速的士1%和額定轉矩的士1%。加高頻損耗可以通過基波頻率電源供電的空載試驗和變頻器供電的空載試驗來確定，兩項試驗測得的6.3.2試驗準備除變頻器供電進行試驗外，還應采用符合GB/T18039.4-2017中規(guī)定的1級正弦波電源(標稱正 按GB/T25442—2018用正弦波電源供電(頻率和電壓)進行指定運行點的空載試驗，確定恒定損耗Pcan; PLm=Pcco-Pcain按GB/T25442—2018用正弦波電源供電確定電動機基波損耗，基波損耗應加上電動機附加高頻損耗PLm,即可求得變頻器供電電動機的效率。 (4)7GB/T32877—2022/IEC6003本方法是用一個工具(有時稱為分析模型)來計算效率，需要多個步驟來認證模型。由于這個計算——根據(jù)6.2使用認可的試驗程序；——應選取足夠多的各種型號或基礎模型來進行試驗并證明此計算工具用于所有產(chǎn)品都是準的附加高頻損耗給出一個附加高頻損耗的數(shù)量級或許是可行的辦法。此算法基于變頻器的實際脈沖模7.1通則在低磁通電壓比情況下運行(例如，出于效率原因),第7負載點也允許減少磁通。這種情況應在電動機本試驗的第1個負載點(90%速度和100%轉矩)應在達到熱穩(wěn)定(每半小時變化率為1或更低)后進行，其他6個負載點的溫度宜盡可能接近第1個負載點。7.2插值程序轉矩Tr和基準功率Pr?；鶞兽D速n是額定轉速nn?；鶞使β蔖m是額定轉速n時的額定功率PN?；鶞兽D矩Tm是由基準轉速和基準功率按公式(5)計算得出： (5)對于感應電機，當軸端轉速為n,任意給定轉速的相對電源頻率f可以從測量電動機端子上的基波8GB/T32877—2022/IEC60034-2-任意運行點的損耗(相對速度n和相對轉矩T從0…1)應按插值公式(6)求得：P_(n,T)=cu+ci?·n+cis·n2+cu·n·T2+cis·n2·T2+c (6)注：A.5中的風耗取決于速度的三次方，然而，大量試驗顯示這一項幾乎沒有實際影響。相反，微小的測量誤差可能導致顯著的波動，因此插值公式中忽略了風耗。插值公式主要針對壓頻比(U/f)控制的感應電動機，因此在nm<0.25和/或Tn<0.25時損耗的表3中給出的是分析確定插值常數(shù)cu,…,CL?的標準運行點，圖形表示見圖1。nTP1也包括在GB/T12668.902—2021中1也包括在GB/T12668.902—2021中1也包括在GB/T12668.902—2021中也包括在GB/T12668.902—2021中也包括在GB/T12668.902—2021中注：運行點的編號與GB/T12668.902—2021中使用的略有不同。9心 (11) (12)Pu～PL,是在P?~P,各點相對于額定輸出功率(額定轉速和額定轉矩)測得的損耗。7.4變頻器壓降導致的附加損耗變頻器通常具有壓降，因此其最大輸出基波電壓比電網(wǎng)輸入電壓要低。若額定基波電壓等于電網(wǎng)電壓的電動機連接在這樣的變頻器上，由于需要提升電動機電流，故電動機的損耗將變大。標準運行點(見表3)要求最大在90%額定轉速進行試驗，避免了這個問題。 (14)7.5替代運行點確定插值系數(shù)表4中的運行點可作為非標準替代運行點用于分析確定7.2中的插值常數(shù)。表4非標準替代運行點nTP111111滿磁通量額定轉速下測試，要求變頻器供電電壓高于電動機額定電壓以補償內(nèi)部IGBT的壓降。變頻器輸入電壓等于電動機額定電壓時進行測量，因為電動機基波電壓減小，所以這些運行點的損耗將增加。 (19)Cus=-2·P?+10·PLs-8·PLs (20)7.6可選確定插值誤差可以用一組運行點的原(測得)損耗P?meaurcd和插值損耗P?interolated的平均標準差來確定插值誤差。宜在電動機額定轉速的相對轉速n=0.25、0.5、0.75、0.9和額定轉矩的相對轉矩T=0.25、0.5、0.75、1.0的十六個測量點進行測量。插值誤差Qisr(ISI,interpolationstabilityindex,插值穩(wěn)定性指數(shù))按公式(22)計算如下：基于十六測量點，通過對最小插值誤差進行數(shù)拉夫遜(Newton-Raphson)法，這個算法已經(jīng)包含在很多商業(yè)用數(shù)字軟件包中。相比于公式(22)給出的解析公式，基于這個數(shù)字優(yōu)化算法確定的插值系數(shù)，常常會得到更好的插值結果。GB/T32877—2022/IEC60034-2-3:20(資料性)A.1概述基礎被用于計算各種速度和負載(轉矩)下的損耗。下文提到的損耗分量并非適用于所有種類的交流電本方法假定使用的是恒磁通控制，這意味著用這種控制方式的感應電動機可能相對計算精度高于A.2定子和轉子繞組I2R損耗Pus(Pis+PLg)這些損耗與頻率無關且隨轉矩平方而變化(因為電流基本上隨轉矩而變化)。但是，磁化電流的偏因此，任意負載點的繞組損耗Pise(n,T)可由額定速度nn和額定轉矩Tn下的繞組損耗Pisp插值a)定子繞組損耗按公式(A.1)計算：b)轉子繞組損耗按公式(A.2)計算：PLr(n,T)=PLr(nn,Tn)·T2…………(A.2)A.3鐵耗Pue——渦流損耗PL·(1-ce),和頻率(轉速)平方成正比。Pue(n,T)=Ce·PLe(nn,Tn)·n+(1-cie)·PLe(nn,Tn)·n2…A.4負載雜散損耗Pu——負載雜散損耗Pu·c,由正比于頻率(轉速)的損耗和正比于轉矩平方的損耗構成；—負載雜散損耗Pu·(1-cu),這部分損Pu(f,T)=cu·Pu(nn,Tx)·T2·n+(1-cu)·Pu(ns,Tn)·T2·n2A.5風摩耗P 摩擦損耗P·Cw,正比于頻率(轉速); 風耗P·(1-cw),這部分損耗由渦流所導致，因此與頻率(轉速)和轉矩成正比P(n,T)=cum·Pum(nn,Tn)·n+(1-clm)·P?m(nn,Tn)·n3A.6附加高頻損耗PLm于變頻器的開關頻率和控制策略，在電動機繞組中產(chǎn)生附加高頻電流，此電流導致附加渦流和I2R經(jīng)驗表明，只要變頻器開關頻率保持不變，在整個轉矩和轉速范圍內(nèi)附加高頻損耗基本上是恒定PLm(n,T)=PLm(nn,Tn)(資料性