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GBT 5321-2005 量热法测定电机的损耗和效率PDF文本

ICS29.160.01K20中华人民共和国国家标准GB/T5321-2005/IEC60034-2A:1974代替GB/T5321一1985量热法测定电机的损耗和效率Measurement of loss and efficiency for electrical machine时he caorin网eti.NE可(IEC 60034-2A (1974):First supplement to Publication 60034-2(1972)Rotating electrical machines-Part 2:Methods for determining lossesand efficiency of rotating electrical machinery from tests(excluding machines for traction vehidies)-Measurement of losses by the calorimetric method,IDT)2005-01-18发布2005-08-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布莲罚素村阀Z.Z沁.ET
GB/T5321-2005/IEC60034-2A:1974前言本标准是对GB/T5321一1985《用量热法测定大型交流电机的损耗和效率》的修订。本标准等同采用IEC60034-2A:1974《旋转电机第一次补充用量热法测量损耗》，对原标准按GB/T1.1一2000进行了编辑性修改，增加第2章：规范性引用文件。补充原标准删去的第5章温升稳定标准，删除原标准第2章符号，测量误差进一步明确等。本标准与其他旋转电机标准协调一致。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国旋转电机标准化技术委员会发电机分技术委员会归。本标准由哈尔滨大电机研究所负责起草。本标准主要起草人：杨明。本标准由哈尔滨大电机研究所负责解释。本标准首次制定日期1985年。J.NE莲罚素村阀Z.Z沁.ET
GB/T5321-2005/IEC60034-2A:1974量热法测定电机的损耗和效率1范围本标准等同采用IEC60034-2A《旋转电机第一次补充用量热法测定损耗》。本标准适用于大型交流电机的型式试验和检查试验，但其原则也适用于其他电机。本标准未作规定的事项，均应符合GB755《旋转电机定额和性能》。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB755一2000旋转电机定额和性能(idt IEC60034-1:1996)。3术语量热法calorimetric method在电机内部产生的各类损耗最终都将变成热量，传给冷却介质，使冷却介质温度上升。用测量电机所产生的热量来椎算电杜损耗的方法，商称量热法J.NE4测量方法4.1损耗测定视条件不同，可采用下列任一方式测定热量，以确定损耗。4.1.1测量冷却介质的流量和温升4.1.2校正冷却介质温升4.2效率测定视条件不同，可采用下列任一方式测定损耗，以确定效率。4.2.1测定额定负载下的总损耗4.2.2分别测定各种损耗，然后相加求得总损耗5确定损耗的公式5.1基准表面为了对总损耗进行分类；给电机规定一个基准表面。这是一个将电机全部包在里面的基准表面，这个表面内产生的所有损耗，都通过该表面散发出去，（见图1）。电机总损耗包括：基准表面内损耗P,基准表面外损耗P。莲罚素村阀Z.Z沁.ET
GB/T5321-2005/IEC60034-2A:1974①-⑧①—一辎射至墙壁，对流至周围空气：⑤—冷却空气；②—控制装置表面：⑥—主冷却器；③一励磁；⑦—传至基础；④一推力轴承冷却器：⑧一传至水轮机转子。图1基础表面基准表面内损耗又可分成两类：P:=P1+P2式中：P,一以热量的型式由冷却系统带走，并可用量热法测量的损耗。这是基准表面内损耗的主要部分。P2一不传递给冷却介质，而以传导、对流、辐射、渗漏等形式通过基准表面散发的损耗。它占总损耗的一小部分，可以用量热法测量，也可以用计算方法求得。基准表面外部损耗P。主要由下列部分的损耗组成：a)在基准表面外部的辅助设备损耗。b)在基准表面外部的轴承摩擦损耗。5.2用测量冷却介质流量与温升的方法确定损耗电机各部温升达到热稳定后，冷却介质带走的损耗为：P,=CpQp△t式中：P1一在基准表面内部，被冷却介质带走的损耗，kW;Cp一冷却介质的比热，kJ/(kg·K);Q—冷却介质的流量，m3/s；p一冷却介质的密度，kg/m3:△t一冷却介质的温升，K。若冷却介质为水，则其测量方法见第7章。若冷却介质为空气，则其测量方法见第8章。5.3未传递给冷却介质的损耗5.3.1由于热传导传到电机基础及轴上的损耗这些损耗数量很小，可以忽略不计。5.3.2开启式通风的电机中，由于空气动能变化而带走的损耗莲罚素村网Z.ZC.ET
GB/T5321-2005/IEC60034-2A:1974这些损耗很小，其损耗可用下式计算：R=80式中：P2一冷却空气动能变化带走的损耗，kW;Q一空气流量，m3/s:p一空气密度，kg/m3;一出风速度，m/s。5.3.3电机外表面与周围空气对流和向厂房辐射的损耗因为电机表面向厂房的辐射损耗数量很小，可以忽略不计。测量时，只考虑电机外表面与周围空气对流散热的损耗就行。其损耗计算公式为：P2=hA△t式中：P2一一电机外表面散出的损耗，kW;A一散热表面积，m2;△一电机外表温度与外部环境温度之差，K;h一表面散热系数，W/(m2·K)。表面散热系数h,一般数值范围在(10~20)W/(m2·K)之间。与空气接触的表面散热系数h的数值，可用以下公式计算：a)对于外表面：式中：筑素粉网+2.Jh一外表面散热系数，W/(m2·K):U一环境空气流速，m/s。b)对于电机外表面内侧的各表面：h=5+3w式中：h一内表面散热系数，W/(m·K);w一冷却空气流速，m/s。5.4基准表面外部损耗P。的求取5.4.1在基准表面外部的辅助设备损耗外部辅助设备只包括由被试电机供电的辅助设备，辅助设备的损耗按GB755及相应产品标准规定的试验方法进行测量，若测试条件有困难。允许用计算值代替该项损耗的试验值。5.4.2应计入被试电机中轴承摩擦损耗轴承损耗用量热法测量。对于带有水冷却器的轴承其损耗可以用油作为冷却介质来测量，也可以用水作为冷却介质来测量。但因为对水的热特性了解得比较清楚，最好在“油水”冷却器的水的一侧测量。5.5用电气热量校准法测量基准表面内部的损耗P,5.5.1一般说明当冷却回路的冷却介质流量不能直接测量，或直接测量有困难时，可采用校正冷却介质温升的方式测定损耗。在本方法中，被试电机基准表面内部损耗，由已知的电热源供给，使冷却介质温度上升。测定“冷却介质温升与电机损耗”的校准曲线。被试电机的实际损耗，可由校准曲线外推求得。5.5.2校准法的损耗产生方式校准试验时，供给电机的损耗，可由下列方式之一，在被试电机内部产生。览素衬网Z.沁.ET
GB/T5321-2005/IEC60034-2A:1974a)按正常运行方式产生损耗，并按需要使电机在空载或负载下运行。b)在试验时，在电机内装入专用电热器来产生损耗，此时损耗产生的热流图与电机正常工况下的热流图相似。为了尽可能准确地绘制校准曲线，所用损耗值应接近设计给定的额定损耗值，否则应通过协商确定采用校正曲线的外推值。5.5.3作校准曲线与试验时应满足的条件电机在这两种情况下运行时，应该具有相同的物质条件，即外罩、冷却和安装方式都相同。环境温度与周围情况应尽可能相似，冷却介质流量及其稳定温度应尽可能相符。5.5.4实际损耗的测量获得校准曲线后，使电机在相同条件下运行，且内部产生需要测量的损耗，测量冷却介质的温升，然后利用冷却介质温升与电机损耗校准曲线，即可确定实际损耗。6稳定标准6.1总损耗和各种损耗均在电机达到各种工况的热平衡稳定状态下测量。6.2稳定条件：6.2.1电机发热部件的温升在一小时内的变化均不超过2K。6.2.2冷却介质进温度稳定，并且冷却介质温升和流量在两小时内变化不超过士1%，或冷却介质流量不变、冷却介质温升在一小时内变化不超过士1%时，认为达到热平衡稳定状态。7用水作为冷却介质的测量方法7.1应用范围和著本关彝筑本方法适用于具有封闭式初级冷却系统和用水作次级冷却介质的电机。冷却器并联和串联的典型连接图见图2和图3。①M23②①—气体；①一生水：②—生水。②一纯水；③—气体。图2并联冷却器图3串联冷却器按照5.2给出的损耗公式来推算被试电机的损耗。被试电机达到热稳定状态，测定以下各项：莲罚素村阀Z.Z沁.ET
GB/T5321一2005/IEC60034-2A:1974a)水的比热Cpb)水的密度pc)水的流量Qd)水的温升△t7.2水的比热C.测量水的比热C(k/(kg·K)用图4曲线确定。其温度为出、入水温度t1、2间的平均温度。7.3水的密度p测定水的密度p(kg/m3)用图4曲线确定，其温度为测定水流量处的温度。Cc07311/04.2110004.209904.199804.1897005101520253035404550556065707580图4纯水特性与温度的关系7.4水的流量0测量水的流量Q(kg/m3)可用下列方法测量：a)刻度水箱；b)电磁式或翼轮式流量计：c)ISOR541标准推荐的孔板，文吐里管或喷嘴。7.4.1刻度水箱水箱体积选取，必须使充满水的时间至少为1min。莲筑素村网Z.沁.ET
GB/T5321-2005/IEC60034-2A:1974用计算方法确定水箱容积时，水压引起的水箱容积的变化不应超过0.02%。测量时，应使通过冷却系统的水流量不受影响。时间可用两块秒表同时测量，或用一只电气计时装置测量。7.4.2用容积式或流速式流量计测量应按仪表制造厂的使用说明书操作。如果用直读式的流量计进行测量时，应读取近20个读数，然后取平均值。7.5水的温升△t测量可用下列任一种方法进行测量：)可用铂电阻检温计、铜电阻检温计或热电偶，直接放在水里或放在充满油的温度计套管中进行测量。其进、出水温度计套管的位置要相互对应，以便直接读出水的温升。b)用精密温度计直接放在充满油的温度计套管中测量。为了减少误差，在每次读数后要交换温度计，套管中的油位应保持正确。7.5.1温度计套管的安装温度计套管应安装在尽可能靠近电机机坑的水流稳定的管路上。温度计套管的安装深度应为水管直径的0.6~0.8倍之间，壳壁材料应尽量薄，且导热性要好（见图5)。7.5.2温度计套管内测量元件的安放测温元件应尽可能靠近底部壳壁，套管中充满油以改善热接触，为避免热量与空气交换，套管用一个隔热的塞子塞住。当用热电偶或电阻检温计测量温度时，其引出线与管道外表面接触长度为250mm,外部包以隔热层以防散热（见图J.NE250mm①h=0.6-0.8D①—隔热层：②—油③—水源。图5水管中温度计套管位置7.6用水作为冷却介质的量热法测量误差允许值用水作为冷却介质的量热法测量误差允许值应满足表1要求。表1测量误差允许值测定参数相对误差/%水的比热Cr≤1水的密度p≤1水流量Q≤1水温升△t≤1莲罚素村阀Z.Z沁.ET
GB/T5321-2005/IEC60034-2A:1974在置信水平95%下，损耗P,标准差√∑e<5%。<>8用空气作为冷却介质的测量方法8.1应用范围和基本方法本方法适用于各种通风系统的电机。下列情况应推荐采用空气冷却介质测量：a)电机通风系统是开启式的，也就是说没有次级冷却水系统。b)次级冷却系统中虽然是水，但水质不纯，不能准确测量水量。?)次级冷却水系统中没有供测量水量及温度的仪表，并且把这些仪表补装上去又不可能。被试电机必须达到热稳定状态，并需测定下列各项：a)空气的质量流量pQ。b)空气的温升△t。c)恒压下空气的比热CP。按照5.2给出的损耗公式来推算被试电机的损耗。8.2空气质量流量pQ的测量为确定空气的质量流量Q,应测量其体积流量Q,并从图7曲线上求得空气密度P。8.2.1体积流量Q的测量确定体积流量Q,可以用叶片风速计、电热风速计、毕托管，吸入孔任意一种仪表来测量。在空气冷却系统中，全部空气经过的截面上，测量空气的速度。所测风速乘以该处截面积，则求得体积流量Q。a)用叶片风速计电热风速计东、毕托管测量网按该仪表使用说明操作。b)用吸入孔测量冷却电机的空气体积流量Q,可以在空气入处用吸入孔测量。用吸人孔（图6）时可按下式计算：2△PQ=aA√式中：Q一体积流量，m3/s:a一吸人孔系数，用标准吸入孔时，a=0.98;A—吸人孔的截面积，m2;1P一吸入孔静压力与环境压力差，N/m2,压力最佳数值范围为l00N/m。p一空气密度，kg/m3。8.2.2空气密度p的测量空气密度ρ是按所测量处的大气压力b、空气温度t、空气相对湿度来确定的，图？7表示干湿空气密度与空气温度的关系曲线。图6吸入孔测量测量流量处的大气压力与电机安装地区的大气压力无明显差别。这些压力值可用气压计测得，或莲罚素村网Z.ZC.ET
GB/T5321-2005/IEC60034-2A:1974是由当地气象局提供。大气压力使用实测值，不必修正到标准海平面值。Po/(kg/m3)bo=1.013×105N/m2N3433B=A0=的3照3110-1.30T272620.254-1.25302.2081.20i17(405015-1.15601.10-1.10hoos ot1.05L041.050T021.00单其94③的1000.90-50103040506070(℃)图7湿度和温度不同时的空气密度大气压力的影响可用下式计算：6py=Puo bo式中：一实测压力下的空气密度，kg/m3Po一标准大气压力下的空气密度，查曲线7，kg/m3;b一实测大气压力，N/m2;b一标准大气压力，b=1.013×10°N/m2。流量测量处的空气温度t,用士1℃的普通温度计测量，已满足精度要求。若在冷却器出处测定流量时，确定空气密度所用的温度必须为各冷却器出温度的算术平均值。测定湿度必须用湿度计。8.3空气温升△t的测量可用电阻温度计、热电偶、热敏电阻或精度达到1/10℃的水银温度计测。莲罚素村阀Z.Z沁.ET
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