高效電動(dòng)機(jī)效率測(cè)試方法的研究

強(qiáng) 雄

(上海電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心有限公司，上海 200063)

高效電動(dòng)機(jī)效率測(cè)試方法的研究

強(qiáng) 雄

(上海電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心有限公司，上海 200063)

三相異步電動(dòng)機(jī)效率由GB/T 1032—2012中的B法確定，其不確定度較低，但對(duì)測(cè)試設(shè)備和測(cè)試人員要求較高。我國局限于測(cè)試技術(shù)及相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的滯后等原因，大部分企業(yè)不能較好地掌握。分析了影響效率測(cè)試準(zhǔn)確性的因素、產(chǎn)生誤差的原因和采取的應(yīng)對(duì)措施，為準(zhǔn)確測(cè)試高效電動(dòng)機(jī)效率和改進(jìn)測(cè)試方法提供了參考。

高效電動(dòng)機(jī)； 效率； 測(cè)試方法

0 引 言

隨著全球能源消耗的逐年快速增長(zhǎng)，節(jié)能降耗、減排和減少溫室氣體排放已成為全球共同關(guān)注的重大問題。工業(yè)領(lǐng)域電機(jī)用電量占工業(yè)用電量的70%，占全社會(huì)用電量的60%，用電量巨大，其節(jié)能潛力也巨大，是我國 “十二五”期間實(shí)施節(jié)能減排既定國策所重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。近年來在國家政策的支持下，我國電機(jī)能效水平得到不斷提高，但總體能效水平仍較低。2015年工信部制訂了電機(jī)能效提升計(jì)劃，爭(zhēng)取在2015年底實(shí)現(xiàn)低壓高效電機(jī)占50%、高壓高效電機(jī)占40%的目標(biāo)。作為電機(jī)的生產(chǎn)及出口大國，我國非常重視電動(dòng)機(jī)(指三相異步電動(dòng)機(jī))能效水平的規(guī)范工作，電動(dòng)機(jī)效率的準(zhǔn)確測(cè)試也日益引起重視。我國參照IEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的能效等級(jí)和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，現(xiàn)行有效版本為GB 18613—2012《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》和GB/T 1032—2012《三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法》，能效等級(jí)和測(cè)試方法與國際接軌。由于高效電動(dòng)機(jī)的損耗非常小，特別是超高效電動(dòng)機(jī)的平均效率達(dá)到了91.5%，如何準(zhǔn)確地測(cè)量電動(dòng)機(jī)的損耗和效率一直是各國研究的難題。

1 效率測(cè)試方法的原理和特點(diǎn)

1.1 效率測(cè)試方法的原理

GB 18613—2012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電動(dòng)機(jī)效率測(cè)試應(yīng)按GB/T 1032—2012中的B法——測(cè)量輸入和輸出功率的損耗分析法。

依據(jù)GB/T 1032—2012中B法測(cè)量電動(dòng)機(jī)的效率，其實(shí)質(zhì)是實(shí)測(cè)負(fù)載雜散損耗PS的效率測(cè)試方法。通過空載試驗(yàn)、熱試驗(yàn)和負(fù)載試驗(yàn)獲得電動(dòng)機(jī)的五大損耗，即鐵耗PFe、風(fēng)摩耗Pfw、定子繞組損耗PCu1、轉(zhuǎn)子繞組損耗PCu2和負(fù)載雜散損耗PS(有些資料標(biāo)識(shí)為PLL)，最終確定效率，其原理如下。

(1) 空載試驗(yàn)： 實(shí)測(cè)輸入功率P1、電壓U、電流I和頻率f。分析后獲得鐵耗PFe和風(fēng)摩耗Pfw。

(2) 熱試驗(yàn)： 實(shí)測(cè)輸入功率P1、電壓U、電流I和頻率f和輸出轉(zhuǎn)矩Ta、轉(zhuǎn)速n(即輸出功率P2)。分析后獲得定子繞組溫升Δθ。

(3) 負(fù)載試驗(yàn)： 實(shí)測(cè)輸入功率P1、電壓U、電流I和頻率f和輸出轉(zhuǎn)矩Ta、轉(zhuǎn)速n(即輸出功率P2)。分析后獲得定子繞組損耗PCu1、轉(zhuǎn)子繞組損耗PCu2。

(4) 數(shù)據(jù)分析：

① 取剩余損耗PL=P1-P2-PCu1-PCu2-PFe-Pfw；

② 基于PL與T平方的函數(shù)關(guān)系PL=AT2+B，通過對(duì)PL與T的線性回歸分析，消除儀表和讀數(shù)誤差，即Ps=AT2，確定了Ps；

③η=(P1-PCu1-PCu2-Pfw-Ps)/P1×100%。

1.2 B法的特點(diǎn)

1.2.1 對(duì)測(cè)試設(shè)備和測(cè)試人員素質(zhì)要求較高

(1) 供電電源應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，電壓波形和對(duì)稱性、頻率偏差和穩(wěn)定性均對(duì)結(jié)果有影響。

(2) 電量測(cè)量?jī)x表精度至少0.2級(jí)，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器精度至少0.2級(jí)，相對(duì)以前的要求提高了一個(gè)檔次。

(3) 實(shí)測(cè)輸出功率和繞組溫度，因此需要安裝轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和埋置熱電偶。對(duì)于高轉(zhuǎn)速大功率電動(dòng)機(jī)的安裝有較高的技術(shù)要求，需拆開電動(dòng)機(jī)前端蓋埋置熱電偶，相對(duì)增加了測(cè)試人員的工作量，同時(shí)測(cè)試人員需熟悉電機(jī)結(jié)構(gòu)、有豐富的安裝經(jīng)驗(yàn)。

(4) 測(cè)試完成后應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，基于PL與T平方的函數(shù)關(guān)系PL=AT2+B開展線性回歸分析，并獲得相關(guān)系數(shù)γ。確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，要求測(cè)試人員有一定的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。

1.2.2 測(cè)試結(jié)果更符合實(shí)際情況、不確定度較低

(1) 通過B法測(cè)量負(fù)載雜散損耗和效率較合理。全球試驗(yàn)證實(shí)： 對(duì)所有產(chǎn)品采用Ps=P1×0.5%比實(shí)際值小得多，Ps偏小導(dǎo)致效率虛高，不能體現(xiàn)不同產(chǎn)品真實(shí)水平，不能促進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)和制造水平提高。

(2) 以繞組溫升+25K作為規(guī)定溫度確定PCu1、PCu2損耗，較符合實(shí)際情況。25K在10～40K 中間，代表電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的平均環(huán)境空氣溫度。PCu1、PCu2與其繞組溫度有關(guān)，以溫升 +25K 作為規(guī)定溫度而獲得的損耗更接近電動(dòng)機(jī)實(shí)際額定工況時(shí)的損耗。

(3) 測(cè)試結(jié)果的不確定度較低。資料顯示，曾對(duì)60Hz/1HP～200HP四個(gè)規(guī)格電動(dòng)機(jī)進(jìn)行效率不確定度評(píng)定，其擴(kuò)展不確定度Δη≤0.5%。

2 測(cè)試方法詳解

2.1 確定電源符合要求

電壓波形： 熱試驗(yàn)時(shí)HVF≤0.015；

電壓對(duì)稱性： 負(fù)序分量<正序分量×0.5%，消除零序分量；

頻率偏差： ≤ ±(規(guī)定頻率×0.3%)；

穩(wěn)定性頻率： 變化量小于0.1%。

2.2 確定儀表量程、精度符合要求

所有儀器儀表要求如表1所示。

表1 儀器儀表要求(最低要求)

2.3 測(cè)試前的準(zhǔn)備工作(繞組埋置熱電偶、電動(dòng)機(jī)和傳感器安裝等)

(1) 電動(dòng)機(jī)表觀檢查、銘牌數(shù)據(jù)核對(duì)、接線圖接線方式核對(duì)和轉(zhuǎn)動(dòng)情況檢查等。

(2) 熱電偶預(yù)選： 測(cè)試前應(yīng)取多路熱電偶置于相同環(huán)溫中進(jìn)行相互校核，對(duì)顯示超過平均值0.3K的熱電偶應(yīng)剔出不采用。

(3) 埋置熱電偶： 把熱電偶埋置到被試電動(dòng)機(jī)定子繞組表面，可靠固定在定子繞組端部表面，確保熱電偶與定子繞組表面接觸良好。

(4) 精心安裝： 把被試電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和負(fù)載機(jī)可靠對(duì)中并緊固，參照轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器說明書中的對(duì)中要求。

(5) 確保測(cè)試時(shí)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境空氣溫度在10～40K之間。

2.4 測(cè)定定子繞組冷態(tài)直流電阻和絕緣電阻

(1) 儀器： 電阻測(cè)量?jī)x、500V兆歐表(或根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定電壓等級(jí)選用)、測(cè)溫儀。

(2) 冷態(tài)直流電阻的測(cè)量應(yīng)使被試電動(dòng)機(jī)在測(cè)試環(huán)境中放置足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以使繞組達(dá)到穩(wěn)定的溫度。

(3) 確保電阻測(cè)量?jī)x夾子與繞組端頭接觸良好，連測(cè)三次取平均值，應(yīng)測(cè)取電動(dòng)機(jī)的端電阻。

(4) 將測(cè)溫儀的熱電偶預(yù)置入電動(dòng)機(jī)內(nèi)，緊貼在定子繞組表面測(cè)取繞組的溫度。

2.5 熱試驗(yàn)(異步電機(jī)變頻反饋)

(1) 儀器： 數(shù)字式功率表、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、電阻測(cè)量?jī)x、測(cè)溫儀、秒表。

(2) 熱試驗(yàn)應(yīng)在額定輸出功率下進(jìn)行。

(3) 分別調(diào)整被試機(jī)和負(fù)載機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)橥?，起?dòng)負(fù)載機(jī)調(diào)整其電源的電壓和頻率，使之達(dá)到被試機(jī)的同步轉(zhuǎn)速；被試機(jī)在額定頻率、較低電壓時(shí)合閘通電，被試機(jī)與負(fù)載機(jī)同向同速空載運(yùn)行，逐漸降低負(fù)載機(jī)電源頻率使被試機(jī)達(dá)到額定輸出功率。

(4) 保持被試機(jī)為額定電壓、額定頻率和額定輸出功率進(jìn)行試驗(yàn)，以均勻的時(shí)間間隔分別測(cè)取被試機(jī)的輸入功率P1、電壓U、電流I、頻率f和輸出轉(zhuǎn)矩Ta、轉(zhuǎn)速n(即輸出功率P2)，以及繞組溫度、其他各部分溫度、環(huán)境溫度等。當(dāng)被試機(jī)溫升在0.5h內(nèi)變化≤1K時(shí)，認(rèn)為電動(dòng)機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)可斷電停機(jī)。

(5) 斷電停機(jī)后立即測(cè)取電動(dòng)機(jī)端電阻，均勻間隔測(cè)6～7點(diǎn)，繪制熱電阻對(duì)時(shí)間的冷卻曲線。

2.6 負(fù)載試驗(yàn)

(1) 儀器： 數(shù)字式功率表、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、電阻測(cè)量?jī)x、測(cè)溫儀。

(2) 負(fù)載機(jī)與傳感器的連接脫開，起動(dòng)被試機(jī)并帶轉(zhuǎn)矩傳感器一起運(yùn)轉(zhuǎn)，把被試機(jī)電壓調(diào)至額定值，對(duì)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器重新調(diào)零，并保存調(diào)零結(jié)果。

(3) 重新連上負(fù)載機(jī)進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)。測(cè)試時(shí)，應(yīng)保持被試機(jī)為額定電壓、額定頻率，負(fù)載由高到低進(jìn)行調(diào)節(jié)。分別在150%PN、125%PN、100%PN、75%PN、50%PN、25%PN負(fù)載下，測(cè)取被試機(jī)的輸入功率P1、電壓U、電流I、頻率f和輸出轉(zhuǎn)矩Ta、轉(zhuǎn)速n(即輸出功率P2)，及電動(dòng)機(jī)定子繞組溫度，并記錄環(huán)境溫度。

(4) 對(duì)轉(zhuǎn)矩讀數(shù)修正值Tc的測(cè)試： 脫開被試機(jī)與傳感器的連接，起動(dòng)被試機(jī)并調(diào)整至額定電壓和頻率，測(cè)取電壓、電流、功率及定子繞組溫度值。Tc的計(jì)算方法按表2進(jìn)行。

表2 轉(zhuǎn)矩讀數(shù)修正值Tc的計(jì)算格式

2.7 空載試驗(yàn)

(1) 儀器： 數(shù)字式功率表、測(cè)溫儀。

(2) 被試機(jī)以額定電壓、頻率空載運(yùn)行至穩(wěn)定，即相隔0.5h二次連續(xù)的輸入功率讀數(shù)的變化不超過3%。

(3) 依次在125%UN、110%UN、100%UN、93%UN、85%UN、60%UN、50%UN、40%UN、30%UN、20%UN電壓下，分別測(cè)取被試機(jī)的輸入功率P1、電壓U、電流I和頻率f及電動(dòng)機(jī)定子繞組溫度，并記錄環(huán)境溫度。具體試驗(yàn)電壓值按表3所列進(jìn)行。

表3 試驗(yàn)電壓值

3 數(shù)據(jù)分析

測(cè)試后的數(shù)據(jù)分析處理按表4進(jìn)行。

表4 B法計(jì)算格式

注： 帶括號(hào)數(shù)字指本表序號(hào)所指的參值

4 影響效率測(cè)試準(zhǔn)確性的因素

由前述可知，B法測(cè)量電動(dòng)機(jī)效率時(shí)主要測(cè)試參量有： 電參數(shù)的測(cè)量、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的測(cè)量、電阻及溫度的測(cè)量。下面從主要測(cè)試參量入手，分析影響效率測(cè)試準(zhǔn)確性的因素。

4.1 儀表的有效位數(shù)

儀表精度通常以引用誤差的百分?jǐn)?shù)表示，即：

式中： Δmax——量程內(nèi)最大絕對(duì)誤差；FS——滿量程。

數(shù)字儀表分辨率給出的數(shù)字并非都是有效數(shù)字，有效數(shù)字是由精度、誤差決定的。例： 0.2%精度的數(shù)字電壓表，用150V檔量程測(cè)量，顯示電壓124.322V，該表的最大絕對(duì)誤差為0.3V，即真實(shí)電壓在124.3±0.3V范圍內(nèi)，有效位數(shù)為4位；如要獲得5位有效數(shù)字，則儀表精度為0.02%，即真實(shí)電壓在124.32±0.3V范圍內(nèi)。

對(duì)10份電動(dòng)機(jī)效率報(bào)告的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，圖1水平刻度被編碼來顯示有效數(shù)字，例如，一個(gè)值為534，反映了功率有效位數(shù)為5，轉(zhuǎn)矩有效位數(shù)為3和轉(zhuǎn)速有效位數(shù)為4。對(duì)圖1的數(shù)據(jù)分析如表5、表6所示。

圖1 有效位數(shù)對(duì)效率的影響

對(duì)數(shù)據(jù)的分析可知： 橫軸反映了10份報(bào)告由于有效位數(shù)的增加(左→右)，效率偏差由0.1%逐步降至0.01%附近；縱軸反映了每份報(bào)告由于有效位數(shù)的變化(三或四位有效位數(shù))引起效率偏差的變化，三位有效位數(shù)的效率偏差在1%、有些甚至到了5%，四位有效位數(shù)效率偏差在0.1%～0.01%之間。儀表的精度、有效位數(shù)對(duì)其效率的影響達(dá)到十位數(shù)的等級(jí)，因此在條件允許的情況下應(yīng)盡量使用高精度儀表。

表5 數(shù)據(jù)分析(橫軸)

表6 數(shù)據(jù)分析(縱軸)

4.2 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測(cè)量

4.2.1 精心安裝對(duì)中

(1) 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器是非常精密的設(shè)備，應(yīng)嚴(yán)格按照說明書的要求與被試機(jī)、負(fù)載機(jī)對(duì)中安裝，軸向和徑向安裝誤差應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。一般的安裝方式共有兩種： 浮地安裝及固定安裝。浮地安裝只是保護(hù)傳感器免被扭轉(zhuǎn)，這種情況必須使用單柔性聯(lián)軸器，如圖2所示。如果底座用螺栓固定在設(shè)備基座上，必須使用雙柔性聯(lián)軸器調(diào)節(jié)平行和角度不同軸誤差，如圖3所示。如果安裝扭矩測(cè)量法蘭，通常是用法蘭與驅(qū)動(dòng)直接連接，測(cè)量面配有雙柔性聯(lián)軸器，這樣能最大限度地減少損耗。

正常運(yùn)行時(shí)，聯(lián)軸器分別承受了徑向力和軸向力。軸向力通過精確對(duì)中及柔性安裝可大部分消除，但徑向力由于地心引力的作用無法完全消除。如自身重量較重，稍微安裝不當(dāng)，即會(huì)產(chǎn)生刮痕，導(dǎo)致聯(lián)軸器運(yùn)行不順暢，若長(zhǎng)時(shí)間使用則會(huì)使傳感器損壞。安裝完成后，應(yīng)逐步加載試車，如發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器兩端振動(dòng)較大，應(yīng)重新安裝對(duì)中。圖4為一臺(tái)2000N·m的傳感器由于對(duì)中不當(dāng)，受到了徑向力，造成傳感器的軸承內(nèi)圈損壞。

圖2 使用單柔性聯(lián)軸器的浮地安裝

圖3 使用雙柔性聯(lián)軸器的底座固定安裝

圖4 安裝不當(dāng)造成傳感器的軸承內(nèi)圈損壞

(2) 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器兩端的半聯(lián)軸器應(yīng)盡量使用輕質(zhì)、強(qiáng)度高的材料制造，以減小半聯(lián)軸器加工誤差和安裝誤差而使傳感器兩端軸承受力。

(3) 傳感器在安裝過程中不能用力敲打。

4.2.2 正確選用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器

(1) 使用0.2%或更高精度的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。進(jìn)口轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器在精度和穩(wěn)定性上相比國產(chǎn)傳感器有一定優(yōu)勢(shì)。

(2) 正確選擇轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩，一般不大于電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的2倍。

4.2.3 精確測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)子銅耗PCu2=(P1-PFe-PCu1)×s?PCu2∞s,對(duì)效率有影響；

由上述推導(dǎo)可知： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的測(cè)量對(duì)整個(gè)效率測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，直接影響效率測(cè)試的準(zhǔn)確度，因此測(cè)試時(shí)應(yīng)注意：

(1) 需測(cè)試每個(gè)負(fù)載點(diǎn)的電源頻率，因電源頻率變化會(huì)引起同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差變化，影響PCu2和效率的確定。電源頻率(同步轉(zhuǎn)速)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)同步測(cè)量。

(2) 由圖1可知，儀表精度(轉(zhuǎn)速儀)對(duì)效率的影響在0.05%甚至更高，因此建議使用高精度轉(zhuǎn)速儀，特別是對(duì)大功率、小轉(zhuǎn)差的電動(dòng)機(jī)。

4.3 電阻及溫度的測(cè)量

4.3.1 電阻的測(cè)量

使用電阻法確定繞組溫升，溫升與基準(zhǔn)工作溫度、定子和轉(zhuǎn)子損耗有關(guān)，同時(shí)電阻參與溫度的折算，最終影響效率，測(cè)試時(shí)應(yīng)注意：

(1) 盡量使用0.2%或更高精度的電阻儀，對(duì)功率較大電動(dòng)機(jī)的毫歐級(jí)電阻，應(yīng)使用0.1%級(jí)以上精度的電阻儀仔細(xì)測(cè)量。

(2) 使用電阻法確定繞組溫升，冷態(tài)電阻和熱態(tài)電阻應(yīng)在同一相上測(cè)量。溫升結(jié)束，應(yīng)盡快完成電阻測(cè)試，外推至斷電時(shí)刻，以此電阻計(jì)算繞組損耗。

4.3.2 溫度的測(cè)量

B法最大的特點(diǎn)之一是在繞組端部埋置熱電偶來獲得定子繞組電阻。這對(duì)儀器設(shè)備和人員能力都有一定要求。

選取了6臺(tái)2級(jí)能效的三相異步電動(dòng)機(jī)分析溫度(指繞組溫度)對(duì)效率的影響。圖5中可見： 溫度偏差2K，效率偏差在0.01%～0.1%之間，功率較小的電動(dòng)機(jī)的效率受溫度影響相對(duì)較大。實(shí)際工作中，儀表和操作誤差引起溫度偏差2～3K是比較常見的，通常關(guān)注點(diǎn)在輸入、輸出功率，因此應(yīng)當(dāng)重視溫度對(duì)效率準(zhǔn)確性的影響。

測(cè)試時(shí)應(yīng)注意：

圖5 溫度對(duì)效率的影響

(1) 盡量使用精度等級(jí)±0.5K或更高的測(cè)溫儀。

(2) 使用熱電偶前必須篩選，剔除溫差大的熱電偶。

(3) 熱電偶必須緊貼在軸伸端的定子繞組表面，并用保溫性較好的材料固定。

(4) 建議在軸伸端的定子繞組表面均勻埋置至少4根熱電偶，計(jì)算時(shí)剔除溫差大的熱電偶、使用平均值計(jì)算。

(5) 測(cè)試時(shí)，盡量保持環(huán)境空氣溫度在約25℃。

4.4 鐵耗PFe的修正

電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)電勢(shì)E

圖6 鐵耗修正對(duì)效率的影響

對(duì)60%額定電壓和125%額定電壓之間的各電壓點(diǎn)，作PFe=Pcon-Pfw對(duì)U0/UN的關(guān)系曲線。不同負(fù)載時(shí)的鐵耗，根據(jù)電壓Ub/UN在曲線上求得。

式中：U——負(fù)載試驗(yàn)時(shí)端電壓，V；

I1——負(fù)載試驗(yàn)時(shí)線電流，A；

P1——負(fù)載試驗(yàn)輸入功率，W；

Rt——試驗(yàn)溫度下端電阻，Ω。

5 如何由線性回歸分析測(cè)試誤差

5.1 相關(guān)系數(shù)γ的分析

基于PL與T平方的函數(shù)關(guān)系PL=AT2+B，以T2為橫軸，以PL為縱軸作圖，這兩組變量呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)γ表明這些點(diǎn)與直線的吻合程度，如圖7所示。

圖7 負(fù)載雜散損耗與轉(zhuǎn)矩的線性回歸分析

如斜率為負(fù)值或相關(guān)系數(shù)γ<0.95(內(nèi)控要求)，刪去最差點(diǎn)重新做回歸分析，6個(gè)測(cè)試點(diǎn)中刪除不能超過1個(gè)點(diǎn)；如γ≥0.95，則使用第二次回歸分析結(jié)果。如無法達(dá)到或斜率仍為負(fù)值，需重復(fù)測(cè)試。針對(duì)相關(guān)系數(shù)γ無法達(dá)到要求或斜率為負(fù)值，除了完全按規(guī)定要求開展測(cè)試工作外，還應(yīng)從測(cè)量?jī)x表或讀數(shù)誤差分析原因并采取措施：

(1) 采用高精度儀表，根據(jù)儀表校準(zhǔn)報(bào)告繪制校準(zhǔn)曲線存入計(jì)算機(jī)，測(cè)試時(shí)調(diào)用測(cè)試程序，自動(dòng)對(duì)每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的誤差進(jìn)行修正。

(2) 利用自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)電源、負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)頻、穩(wěn)壓、穩(wěn)負(fù)載，所有數(shù)據(jù)同步自動(dòng)采樣。

5.2 截距B的分析

實(shí)際測(cè)試中，截距B可能是負(fù)值，表明測(cè)試的結(jié)果與真實(shí)值相比偏小；截距B也可能是正值，表明測(cè)試的結(jié)果與真實(shí)值相比偏大；B的數(shù)值可能比較小，也可能比較大，截距B的大小對(duì)測(cè)試結(jié)果有影響，B值越小越好。因此，為了提高測(cè)試的準(zhǔn)確度，建議可以對(duì)該值進(jìn)行內(nèi)部控制。圖8體現(xiàn)了36臺(tái)2級(jí)、3級(jí)能效的電動(dòng)機(jī)截距B與其額定轉(zhuǎn)矩T(B/T)的比值區(qū)域，其中10臺(tái)的比值大于100%，其余26臺(tái)的比值小于100%(其中13臺(tái)大于50%，13臺(tái)小于50%)，功率較小的電動(dòng)機(jī)B/T值離散性相對(duì)大功率段較大?？蓪?duì)B/T值按小、中、大分功率段進(jìn)行控制，控制值可參照?qǐng)D8或自行統(tǒng)計(jì)。

圖8 B/T比值圖

6 結(jié) 語

綜上所述可知，三相異步電動(dòng)機(jī)效率測(cè)試方法B法——測(cè)量輸入和輸出功率的損耗分析法，是對(duì)儀器、設(shè)備和人員均有較高要求的一種低不確定度的效率測(cè)試方法。本文從測(cè)試的參量入手，對(duì)儀表精度、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的安裝、電阻溫度的測(cè)量、鐵耗的修正及PL與T的線性回歸等方面，分析了影響效率測(cè)試準(zhǔn)確性的因素、產(chǎn)生誤差的原因和采取的應(yīng)對(duì)措施；指出對(duì)功率較小的電動(dòng)機(jī)效率的測(cè)試難度相對(duì)更高，對(duì)科學(xué)、準(zhǔn)確地開展高效電動(dòng)機(jī)的能效測(cè)試工作有一定的參考意義。

[1] 三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法： GB/T 1032—2012[S].

[2] 旋轉(zhuǎn)電機(jī)(牽引電機(jī)除外)確定損耗和效率的試驗(yàn)方法： IEC 60034-2-1—2014[S].

Research on Testing Method of High Efficient Motor Efficiency

QIANGXiong

(Shanghai Engineering Research Center of Motor System Energy Saving Co., Ltd., Shanghai 200063, China)

Three-phase asynchronous motor efficiency by GB/T 1032—2012 method B, the uncertainty was lowed, but the demand was higher, test equipment and test personnel to confined to test technology in China and the relevant test standard lag and so on reasons, most of the enterprise was unable to grasp. Analyzed the factors influencing the accuracy of the test efficiency, the causes of errors, and to take measures, efficient motor efficiency and improved the test method for the accurate test provides reference.

efficient; motor； efficiency； test method

強(qiáng) 雄(1968—)，男，本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡姍C(jī)及系統(tǒng)能效測(cè)試技術(shù)、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及節(jié)能技術(shù)。

TM 301.4

A

1673-6540(2016)07-0095-08

2016-06-14