CN116699401B - 一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，操作步骤包括：第一步、对超高效电机进行型式试验；第二步、在温升试验结束后，分别在超高效电机带风扇和取下风扇的状态下对超高效电机进行多组不同频率情况的空载曲线分离铁耗和机械耗，目的是真实的分离出铁耗和机械耗；第三步、对比不同频率的空载曲线分离的铁耗、机械耗的对应关系，以确定分离的铁耗、机械耗数据的有效性；第四步、在确定有效的数据的情况下，计算出超高效电机的机械耗、铁耗以及空载附加损耗的数据，为提高电机效率的设计方面提供帮助。
Description
技术领域
本发明属于电机测试技术领域，具体涉及的是一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法。
背景技术
目前对于超高效电机的设计，需要对影响电机效率的因素进行更深层次的挖掘，比如对电机的机械耗，包含风磨耗、摩擦损耗和空载附加损耗等真实数据的挖掘，从而设计人员在电机设计时根据这些数据对风扇、风罩和轴承等部件规格的选择提供帮助，如何利用现有的试验设备，对于已经生产的超高效电机进行试验，并计算出真实可靠的数据，目前还存在技术知识上的空白。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，解决了设计人员在电机设计时所依据的数据不准确导致对风扇、风罩和轴承等部件规格的选择不合适的技术问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，操作步骤包括：
第一步、对超高效电机进行型式试验；
第二步、在温升试验结束后，分别在带风扇和取下风扇的状态下对超高效电机进行多组不同频率情况的空载曲线分离铁耗和机械耗；
第三步、对比不同频率的空载曲线分离的铁耗、机械耗的对应关系，以确定分离的铁耗、机械耗数据的有效性；
第四步、在确定有效的数据的情况下，计算出超高效电机的机械耗、铁耗以及空载附加损耗的数据。
可选地，在型式试验前取下密封圈。
可选地，所述密封圈为电机前轴承的密封圈和电机后轴承的密封圈。
可选地，在第二步中，对电机进行三组不同频率情况的空载曲线分离铁耗和机械耗，三组不同频率情况分别为50Hz-380V、55Hz-418V和60Hz-456V。
可选地，超高效电机为YE4电机，采用型式试验的现有设备进行YE4电机型式试验。
可选地，在第二步中，在电机空载运转功率因数稳定时进行空载曲线的分离，计算出铁耗和机械耗。
可选地，所述对比验证测试方法采用静态变频试验电源设备供电，包括依次连接的试验站进线电源11G高压进线10KV、15G高压10KV、9T变压器、AFE2整流、INU和电机，电机包括被试电机和陪试电机，AFE2整流用于将交流电400V变为直流电980V，INU用于将直流电980V变为交流电380V，然后分别供给被试电机和陪试电机，通过陪试电机降低频率，被试电机频率不变达到电负载状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明的对比验证测试方法中，通过YE4电机等超高效电机的试验，在温升试验结束后，带风扇和取下风扇的状态下，进行50Hz-380V、55Hz-418V、60Hz-456V不同情况的空载曲线分离铁耗和机械耗，目的是真实的分离出铁耗和机械耗，对比不同频率的空载曲线分离的铁耗、机械耗的对应关系，以确定分离的铁耗、机械耗的数据的有效性，在确定有效的数据的情况下，计算出电机的机械耗、铁耗以及空载附加损耗的数据，利用本方案计算出来的真实可靠的数据来选择合适的风扇、风罩和轴承等部件的规格，为提高电机效率的设计方面提供帮助，填补了技术上的空白。
2、本发明的对比验证测试方法中，在进行正常的YE4电机型式试验，试验前取下电机前轴承和后轴承处密封圈，减少摩擦损耗对电机效率的影响，温升试验结束后，进行电机带风扇和不带风扇情况下，不同频率空载的温升试验，在电机空载运转功率因数稳定时进行空载曲线的分离，计算出铁耗和机械耗，比较不同频率状态得出的铁耗和机械耗之间的关系，确定计算结果的有效性，为设计部门提供改进措施提供帮助。
3、通过采用本发明的对比验证测试方法，降低铁耗和机械耗的损耗，可以直接提高电机的效率，精确的分离出铁耗和机械耗，对于电机在设计中选用何种硅钢片来减少涡流损耗，如何调整槽形来减少基波铁损损耗，如何选用匹配的高效风扇、轴承类型、润滑脂，以及改进转子外径、提高机械加工精度和装配质量提供了帮助。
附图说明
图1为实施例中计算机系统网络结构拓扑图；
图2为实施例中电机试验站的电力系统图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例：本实施例提供了一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，操作步骤包括：
第一步、对超高效电机进行型式试验；
第二步、在温升试验结束后，分别在超高效电机带风扇和取下风扇的状态下对超高效电机进行多组不同频率情况的空载曲线分离铁耗和机械耗，目的是真实的分离出铁耗和机械耗；
第三步、对比不同频率的空载曲线分离的铁耗、机械耗的对应关系，以确定分离的铁耗、机械耗数据的有效性；
第四步、在确定有效的数据的情况下，计算出超高效电机的机械耗、铁耗以及空载附加损耗的数据，为提高电机效率的设计方面提供帮助。
本实施例的对比验证测试方法中，上述的风扇为风磨耗的负载。
本实施例的对比验证测试方法中，在对超高效电机进行型式试验前取下密封圈，减少摩擦损耗对电机效率的影响，密封圈为电机前轴承的密封圈和电机后轴承的密封圈。
本实施例的对比验证测试方法中，在第二步中，对电机进行三组不同频率情况的空载曲线分离铁耗和机械耗，三组不同频率情况分别为50Hz-380V、55Hz-418V和60Hz-456V。
本实施例的对比验证测试方法中，超高效电机为YE4电机，采用型式试验站的现有设备进行YE4电机型式试验。
本实施例的对比验证测试方法中，在第二步中，在电机空载运转功率因数稳定时进行空载曲线的分离，计算出铁耗和机械耗。比较不同频率状态得出的铁耗和机械耗之间的关系，确定计算结果的有效性，为设计部门提供改进措施提供帮助。
通过采用本发明的对比验证测试方法，精确的分离出铁耗和机械耗，对于电机在设计中选用何种硅钢片来减少涡流损耗，如何调整槽形来减少基波铁损损耗，如何选用匹配的高效风扇、轴承类型、润滑脂，以及改进转子外径，提高机械加工精度和装配质量提供了帮助。通过降低铁耗和机械耗的损耗，可以直接提高电机的效率。
如图2所示，本实施例的对比验证测试方法中，采用静态变频试验电源设备供电，包括依次连接的试验站进线电源11G高压进线10KV、15G高压10KV、9T变压器、AFE2整流、INU和电机，电机包括被试电机和陪试电机，AFE2整流用于将交流电400V变为直流电980V，INU用于将直流电980V变为交流电380V，然后分别供给被试电机和陪试电机，通过陪试电机降低频率，被试电机频率不变从而达到电负载状态。
关于空载试验的计算公式和空载曲线的确定，利用型式试验站，采用静态变频试验电源设备，按照GBT1032-2012三相异步电动机试验方法中空载试验的计算公式和空载曲线的确定来进行。空载试验分析如后面表格所示。由于转矩仪的方向要求，B法试验被试机是按照逆时针方向进行试验，转矩仪也称为转矩转速传感器，用于提供电机的转速和转矩的，由于转矩仪的正向是顺时针要求，所以电机试验就是逆时针方向。
试验站进线电源11G10KV电压→15G高压10KV→9T变压器低压出380V→AFE2整流将交流400V变为直流980V→INU逆变器将直流980V变为交流380V→分别供给被试电机和陪试电机→通过陪试电机降低频率，被试电机频率不变，达到电负载状态。
试验站由供电电源、试验变压器、高低压开关柜、接线箱、非电测量箱、静置变频电源设备、数字励磁系统、计算机自动监控系统、计算机自动测量以及分析系统等主体设备以及试验工艺，以及监视、通讯辅助部分组成一套完整、精密的测试测量系统。
试验站还具有：
互感器，包括高精度电流/电压互感器，选用高精度宽频互感器作为试验回路中电量的测量元件；电流互感器选用型号为0.2级仪用高精度电流互感器；电压互感器选用型号为0.2级仪用高精度电压互感器，可满足工作范围20~70Hz。
传感器，采用高精度电流传感器，对于测量要求极高的变频回路测量环节，采用LEM公司高精度传感器，该型传感器测量精度极高，数据采集即时精准。
热工数据精密测量采集设备，系统选用1套热工参数精密测量采集设备，在现场设置一个数据采集箱，采用日本横河MW100数据采集模块。
控制柜，控制柜1~2KB为计算机测控系统中的现场控制器柜，本系统为西门子S7-300 PLC，主站系统IKB采用了分布式结构，根据实际需要通过PROFIBUS工业现场总线扩展ET200M远程IO站，远程IO站2KB就近安装在被控制设备附近，以降低布线工作量，简化接点连接，提高系统可靠性和可维护性。该主站主要担负高低压设备/开关的控制、远程状态监测与控制，包括连锁联动信号。
外联子站：1.所有变频器都通过扩展的PROFIBUS总线模块接入PLC主控制器；2.励磁系统直流调速器通过扩展的PROFIBUS总线模块接入PLC主控制器。
所有监控系统的测控数据最终都经PLC主站的以太网接口汇总到系统上位机供显示、存储、检索、打印。
仪表柜，仪表柜共1台，根据“非标技术条件”制造，型号为威图机柜，选用2台日本横河公司WT1800高精度功率分析仪。WT1800高精度功率分析仪具备极高的测量精度且功能强大，可完成对试验系统的电流、电压、功率、频率、功率因数、波形畸变率、Uthf电压电话谐波因数、Ithf电流电话谐波因数等精密测量，并可以提供电压电流FFT频谱分析以及部分瞬态电量的测量与分析工作。单台仪表分别配置4个测量模块和6个测量模块，完成被陪试电机综合电量的测量。
服务器，服务器柜共1台，根据“非标技术条件”制造，型号为威图机柜。 服务器柜含IBM数据服务器1台，数据库服务器为客户应用提供数据存储服务包括查询、更新、事务管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等；不间断电源1台，AC220V/24Ah，为变频器、PLC控制、测量仪表、服务器以及工控机等重要设备提供稳定可靠的不间断电源。
直流屏，宜流电源采用标准直流屏，DC220V/100Ah，为高压设备和直流设备提供稳定不间断直流控制电源、合闻电源及联锁电源。采用全新的数字化控制、保护、管理、测量的新型直流系统。监控主机部分高度集成化，配置大液晶显示屏，采用单板结构，内含绝缘监察、电池巡检、接地选线、电池活化、硅链稳压、微机中央信号等功能。直流屏系统为远程检测和控制提供了强大的功能，并具有遥控、遥调、遥测、遥信功能和远程通讯接口。
操作台，试验操作台含试验控制台1台，自动测试台2台，均为非标结构。试验台配置工业计算机3台，A4激光打印机1台， A3喷墨网络打印机1台以及以太网交换机1台，电源全部由不间断电源UPS提供。
操作台主要实现如下功能：1、试验电参数的自动测量；2设备的远程监视、控制；3、测量数据的显示；4、参数的设置等；5、试验数据库建立；6、试验报表的自动生成等。
计算机系统，整个系统可分为两级，一级是工业以太网形式的上位机网络系统，另一级是高速工业现场总线(PROFIBUS或MODBUS)形式的基层网络，二者之间经由 PLC 主机联接成一个不可分割的大系统。在两级网络拓扑结构中，因为基层网络的现场工作子站与上位机工作站(服务器和操作员站)及各自的网络都是相互独立工作的，上位机工作站为服务器和操作员站，数据通过网络进行交换，任何一个设备故障都不会通过网络传递而影响到其它不同的设备。如图1所示，为计算机系统网络结构拓扑图。在图1中，1为服务器，2为测量监控站，3为试验操作站，4为打印机，5为测量监控站，6为WT1800，7为WT1800，8为NW100，9为数字仪表继电保护，10为ENB-302MT，11为CPU315-2PN/DP，12为VACON变频器，13为励磁设备。
Claims (7)
1.一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，其特征在于，操作步骤包括：
第一步、对超高效电机进行型式试验；
第二步、在温升试验结束后，分别在带风扇和取下风扇的状态下对超高效电机进行多组不同频率和电压情况的空载曲线分离铁耗和机械耗；
第三步、对比不同频率和电压的空载曲线分离的铁耗、机械耗的对应关系，以确定分离的铁耗、机械耗数据的有效性；
第四步、在确定有效的数据的情况下，计算出超高效电机的机械耗、铁耗以及空载附加损耗的数据。
2.根据权利要求1所述的一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，其特征在于，在型式试验前取下密封圈。
3.根据权利要求2所述的一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，其特征在于，所述密封圈为电机前轴承的密封圈和电机后轴承的密封圈。
4.根据权利要求1所述的一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，其特征在于，在第二步中，对电机进行三组不同频率和电压情况的空载曲线分离铁耗和机械耗，三组不同频率和电压情况分别为50Hz-380V、55Hz-418V和60Hz-456V。
5.根据权利要求1所述的一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，其特征在于，超高效电机为YE4电机，采用型式试验的现有设备进行YE4电机型式试验。
6.根据权利要求1所述的一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，其特征在于，在第二步中，在电机空载运转功率因数稳定时进行空载曲线的分离，计算出铁耗和机械耗。
7.根据权利要求1所述的一种超高效电机分离铁耗和机械耗的对比验证测试方法，其特征在于，所述对比验证测试方法采用静态变频试验电源设备供电，包括依次连接的试验站进线电源11G高压进线10KV、15G高压10KV、9T变压器、AFE2整流、INU和电机，电机包括被试电机和陪试电机，AFE2整流用于将交流电400V变为直流电980V，INU用于将直流电980V变为交流电380V，然后分别供给被试电机和陪试电机，通过陪试电机降低频率，被试电机频率不变达到电负载状态。
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- 2023-07-27 CN CN202310927000.5A patent/CN116699401B/zh active Active
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