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| 标准编号 | GB/T 5171.21-2016 (GB/T5171.21-2016) | | 中文名称 | 小功率电动机 第21部分:通用试验方法 | | 英文名称 | Small power motors -- Part 21: General test methods | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K20 | | 字数估计 | 43,482 | | 发布日期 | 2016-08-29 | | 实施日期 | 2017-03-01 | | 标准依据 | 国家标准公告2016年第14号 | GB/T 5171.21-2016: 小功率电动机 第21部分:通用试验方法
GB/T 5171.21-2016 英文名称: Small power motors -- Part 21: General test methods
ICS 29.160.30
K20
中华人民共和国国家标准
小功率电动机
2016-08-29发布
2017-03-01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
1 范围
GB/T 5171的本部分规定了小功率电动机通用试验方法涉及的术语和定义、符号、试验的基本要求、试验
准备、温升试验、效率的测定以及堵转试验等试验项目的试验方法。
本部分适用于GB/T 5171.1界定的产品。
本部分未规定的各类型小功率电动机的特殊试验项目、方法,需在该类型小功率电动机的试验方法标准中作补充规定。
4 试验的基本要求
4.1 试验环境条件
环境温度:15℃~30℃
相对湿度:45%~75%
大气压力:86kPa~106kPa
温升和效率试验时的环境温度:20℃±5℃。对于装有温控器或热熔断体的电动机,如果有疑问
时,则温升试验时的环境温度保持在23℃±2℃。
4.2 试验电源
4.2.1 交流电源
试验用交流电源的谐波电压因数(HVF)应不超过0.02。进行温升和效率试验时,谐波电压因数
(HVF)应不超过0.015。
4.2.2 三相交流电源
对于三相交流电源,除满足4.2.1要求外,三相电压系统的负序分量应小于正序分量的0.5%,且零
序分量的影响应予消除。可用测量电流系统的负序分量来取代测量电压系统的负序分量。电流系统的
负序分量应不超过正序分量的2.5%。
4.2.3 直流电源
试验用直流电源设备在标称源电压和每路输出在半额定负载下的输出电压允差应不大于0.5%;对
于每路输出,在规定的负载范围内和在最不利的电源电压下负载调整率不大于0.2%。
4.3 测量仪器的使用
4.3.1 总则
试验时的环境条件应在设备制造商推荐的范围内。如果适用,应根据制造商的设备使用说明书对
测量值进行温度修正。应尽可能选用数字式测量仪器。由于模拟式测量仪器的准确度通常表示
为一个满刻度的百分比数,试验时所选择的测量仪器的量程应当尽可能像实际值那样小。观测值
应该位于仪器量程的三分之一至满刻度范围。测量仪器的量程,特别是电流传感器,应当适应被测
试的电动机的功率。在负载下测试电动机时,输出功率和其他测量量的缓慢波动难于避免。因此
对于每个负载点的许多瞬时值(通常是几百个瞬时值)应当由一个合适的数字仪表自动在几个波动
周期的一段时间,但不超过15s测得。
4.3.2 电量测量
除非另有规定,采用的电气测量仪表的准确度应不低于0.5级。在测量效率时,采用的电气测量仪
表的准确度应不低于0.2级。测量设备在功率因数为1.0时读数应达到一个0.2%的总不确定度,包
括所有使用了的仪表或传感器的误差。用于堵转试验、非正常试验和类似的大容量的试验的电量
测量仪表可以降低一个精度等级。对于三相交流电动机,除非在本文件中另有说明,应使用线电流
和电压的算术平均值。除堵转试验外,电流的测量不宜使用电流互感器。采用电流互感器进行测量
时,接入副边回路的仪表总阻抗(包括连接导线)应不超过电流互感器的额定阻抗值。除非另有规定,
所有的电压与电流的测量值都是真有效值。测量端电压的信号线应尽可能的连接到电动机端子,如
果现场情况不允许进行这样的连接,应计算由此引起的误差并对读数进行校正。对于交流电动机使
用交流功率表测量电动机的输入功率。对于直流电动机使用直流功率表测量电动机的输入功率。
也可通过相应电压和电流的测量值进行计算。如仪器仪表损耗影响测试结果的准确性,可按附、
A对仪器仪表损耗进行修正。
4.3.3 转矩测量
用于测量转矩的仪器的准确度应不低于0.5级,在测量效率时应不低于0.2级。测得的最小转矩应至
少为转矩测量仪器额定转矩的10%。如果使用了一个更好等级的测量仪器,允许的转矩范围相应地扩展。
4.3.4 转速的测量
4.3.4.1 总则
转速测量仪表的示值误差应小于转速量程的±0.1%或小于1r/min,取二者误差最小者。
对于异步电动机,也可采用感应线圈法或闪光法进行转差率的测量以取代转速的测量。
电动机转速(转差率)的测量方法主要有:
---数字式转速(或转差率)测量仪;
---感应线圈法;
---转速测量仪测量转差率;
---数字频率计;
---频闪光仪测试法。
如用感应线圈法或频闪光仪测试法直接测量转差率,其电源应为被试电动机电源。不建议采用影
响电动机运行状态的直接机械接触方法。
4.3.4.2 数字式转速(或转差率)测量仪法
在旋转轴上安置一个当电动机旋转时不产生明显负载的光电反射标记、透射光栅盘或磁电感应装置。
由光电传感器或磁电感应器将转速信号变换成脉冲信号。测量仪直接显示出被试电动机的转速(或转差率)。
4.3.4.3 感应线圈法
对异步电动机,可在电动机机壳上放置一只带铁芯的多匝线圈,并与磁电式检流计或阴极示波器连
接。试验时,用秒表测定检流计指针或示波器波形全摆动N 次所需的时间t(s),转差率s按式(3)计算。
4.3.4.4 转速测量仪测量转差率
试验时,用转速测量仪测量电动机的转速n,并同时用数字频率计测量被试电动机电源的频率f,
转差率s按式(4)计算:
4.3.4.5 数字频率计
使用同步机型测功机进行负载试验时,将数字频率计接至该测功机的定子绕组出线端上,测出测功
机的频率,按式(7)换算成被试电动机的转速n:
4.3.4.6 频闪光仪测试法
对于异步电动机,在电动机转轴的端面上,画出与电动机极数相同数量的扇形片,并用荧光灯或氖
灯照明。供给闪光灯具的电源频率应与被试电动机的电源频率相同。试验时,用秒表测定扇形片转动
N 次所需的时间t(s),转差率s按式(8)计算:
4.3.5 频率的测量
频率表的准确度等级应不低于0.1级。
4.3.6 温度的测量
4.3.6.1 总则
温度测量仪器的示值误差限为±1℃。
测量温度的方法主要有:
---温度计法;
---热电偶法;
---电阻法。
电动机部件表面温度的测量应选取温升最高部位进行测量,温升最高部位不确定时,应适当多布设
若干个点,或使用红外测温仪器予以确定。
4.3.6.2 温度计法
温度计包括膨胀式温度计(例如水银温度计和酒精温度计)、半导体温度计及非埋置的热电偶或电阻
温度计。当用于测量电动机的部件温度时,温度计应紧贴在被测点表面。为测出接触点表面的温度,
从被测点至温度计的热传导应尽可能良好,并用绝热材料覆盖好温度计的测温部分,以免受周围冷却
介质的影响。当用于测量存在强交变或移动磁场的部位的温度时不应采用水银温度计。
4.3.6.3 热电偶法
本方法建议使用在电动机部件表面温度的测量,不建议使用本方法测量绕组的温度。在采用热电偶
测量绕组的温度时应考虑:由于热电偶的读数滞后于绕组的温度变化,当电动机断电后,热电偶的温
度可能还会继续上升,因此电动机绕组的温度应记录其最高温度,该温度可能是断电以后才能达到。
热电偶的选择、制备、布置、安装、连接的规范见附录C。
4.3.6.4 电阻法
电阻法是以绕组的电阻在温度升高后电阻值相应增大的关系来确定绕组的温度,其所测得的是绕
组的平均温度。电阻法包括直接测量法和带电测量法(参见6.5.3和6.5.4)。
4.3.7 绕组电阻的测定
4.3.7.1 总则
绕组电阻R 可采用双臂电桥、单臂电桥或直流电压表-电流表法等适当的方法确定欧姆值。
对于永磁直流电动机,R 是所有负载电枢电流的线圈的总电阻(电枢、换向片)。
对于多相交流电动机,R 是定子或电枢绕组的端电阻。
对于带抽头绕组的电动机,应分别测取主接线端与各抽头接线端之间的电阻。
必要时,温升试验结束时使用直接测量法测得的绕组电阻应以6.5.3规定的外推法确定。
4.3.7.2 注意事项
如绕组电阻在1Ω及以下时,应采用双臂电桥进行测量,并应注意消除测量用导线和接触电阻的影响。
当采用自动检测装置或直流电压表-电流表法测量绕组的电阻时,通过被测绕组的试验电流应不超过
其正常运行时电流的10%,通电时间应不超过1min。测量时,电动机的转子静止不动。在电动机的出
线端测量各绕组的电阻。采用直流电压表-电流表法进行测量时,有两种接线方式。图2a)中Rb为调
节限流电阻,R 为被测绕组电阻,V为电压表,A为电流表。图2a)适用于电压表内阻与被测电阻之比大
于200,图2b)适用于电压表内阻与被测电阻之比小于200。
4.3.8 其他测量仪器
为确保试验结果的准确,试验过程中用到其他测量仪器也应有足够的准确度,如:
---测力计的准确度应不低于1级;
---砝码的准确度应不低于 M3等级;
---双臂电桥或单臂电桥的准确度应不低于0.2级;
---兆欧表的准确度应不低于10级;
---电气强度测试仪的输出电压和输出电流准确度等级应不低于5级;
---泄漏电流测试仪的泄漏电流示值的准确度等级应不低于5级。
5 试验准备
5.1 绝缘电阻的测定
5.1.1 测量时电动机的状态
测量电动机绕组的绝缘电阻时,应分别在实际冷态下和热稳定状态(温升试验后)下进行。出厂试验时,
如无其他规定,允许在实际冷态下进行测量。测量绝缘电阻时应同时测量并记录绕组温度,在实际冷态
下测量时可取周围介质温度作为绕组温度。
5.1.2 兆欧表的选择
根据电动机的额定电压,按表1选用兆欧表。
5.1.3 测量方法
测量绕组绝缘电阻时,如各绕组回路的始末端均已引出至机壳外,则应分别测量各绕组回路对机壳及绕
组相互间的绝缘电组。如绕组已在电动机内部连接,仅引出出线端时,则测量该线端对机壳的绝缘电阻。
对于电容电动机,电容器应接入副绕组回路(除另有协议外)。绝缘电阻测量结束后,应将绕组对地放电。
5.2 冷态绕组温度θ1 和冷态绕组电阻R1 的测定
将电动机在室内放置一段时间,用温度计测量电动机绕组端部或铁芯的温度。当所测温度与冷却
介质温度之差不超过2K时,则所测温度即为冷态绕组的温度θ1。若绕组端部或铁芯的温度无法测量
时,允许用机壳的温度代替。测量冷态绕组温度θ1 的同时,测取冷态绕组电阻R1,参见4.3.7。
6 温升试验
6.1 概述
温升试验的目的是确定电动机在规定负载条件下运行时绕组和电动机某些部分温度高于冷却介质
温度的温升。温度的测量方法根据4.3和本章的有关规定进行选取。
6.2 一般性说明
试验期间应采取措施尽量减少冷却介质温度的变化。应对被试电动机予以防护以阻挡其他机械或
周围环境产生的气流对被试电动机的影响,一般非常轻微的气流足以使温升试验的结果产生很大的
偏差。引起周围空气温度快速变化的环境条件对温升试验是不适宜的,电动机之间应有足够的空间,
容许空气自由流通。如试验结束时冷却介质温度与使用地点所指定的冷却介质温度之差大于30K,应
按GB 755的规定对温升限值进行修正。
6.3 温升试验结束时冷却介质温度的确定
对连续工作制(S1)定额和断续周期工作制(S3)定额的电动机,应采用在试验过程中的最后1/4时
间内,按相等时间间隔测得的几个温度计读数的平均值,作为温升试验结束时冷却介质温度。对
短时定额的电动机,试验结束时的冷却介质温度:定额为30min及以下,取试验开始与结束时温度
计读数的平均值;定额为30min以上90min以下的,取其1/2试验时间与结束时温度计读数的平均值。
若冷却介质为空气,则空气的温度可由几只温度计分布在电动机的四周进行测定。温度计安置在
距电动机1m~2m 处,球探头部所处的位置为电动机机壳高度的一半,并应防止外来辐射热及气流的影响。
6.4 电动机绕组及其他各部分温度的测量方法
6.4.1 绕组温度的测定
电动机绕组的温度用电阻法测量,包括带电测温法。
6.4.2 铁芯温度的测定
铁芯温度用温度计或热电偶测量。
6.4.3 轴承温度的测定
轴承温度的测量可用温度计或热电偶测量。对于滑动轴承,温度计或热电偶放在最接近轴瓦处;对
于滚动轴承,温度计或热电偶放在最接近轴承外圈处。
6.5 温升试验方法
6.5.1 负载的确定
6.5.1.1 概述
电动机应能在其额定或小于额定负载下运行,能在多速状态下运转的电动机应能在最低、中间和最
高转速下施加额定负载运行,在此过程中,电动机的各部位不应达到过高的温度。
对于工作在一个电压范围内的调压类电动机以及有多种工作状态的电动机,应该在正常使用中可
能出现的最不利情况下进行温升试验。
对于无固定安装位置的带有热保护器或热熔断体的电动机,在额定负载温升试验与空载温升试验
时,电动机的安装位置应使得热保护器或热熔断体处于承受最高可能温度的位置(通常为处于电机绕组
上部位置),试验过程中,热保护器或热熔断体不允许动作。
6.5.1.2 有明确额定工作点的电动机
该类电动机采用直接法,通过测功机(或带转矩测量仪的负载电机)给被试电动机施加额定负载,在
额定频率、额定电压下进行试验。对带电容运行的单相异步电动机,其温升试验应在最大损耗点进
行考核。最大损耗点在额定点和空载点以及上述两点中间转速点三点中通过试验求取。对电容运
转异步电动机以及双值电容异步电动机,还应测取其空载时的温升。
6.5.1.3 带实际负载的电动机
该类电动机由于在正常工作时均带有实际负载,这些实际负载对电动机的温升影响较大,因此在进
行温升测试时,需带上实际负载在额定频率、额定电压下进行试验。
6.5.2 各类电动机温升试验的持续时间
6.5.2.1 最大连续定额(或S1工作制)电动机
试验应持续进行到电动机各部分达到热稳定状态。试验过程中,每隔30min记录被试电动机的电压、
电流、输入功率、转矩和转速以及定子铁芯、轴承、风道进出口的冷却介质和周围冷却介质的温
度。如采用带电测温法,还应测量绕组的电阻。为了缩短试验时间,在温升试验开始时,可适当过载
(25%~35%)一段时间。
6.5.2.2 短时定额(或S2工作制)电动机
试验持续时间即为该定额所规定的时限,试验开始时,电动机的温度与冷却介质温度差应在5K以内。
试验过程中,根据工作时限长短,选择每隔5min~15min读取并记录一次试验数据,工作时间不足5min时,
仅读取并记录试验结束时数据。其他试验要求同6.5.2.1。
6.5.2.3 周期定额(或S3~S8工作制)电动机
对断续负载,应按规定的负载周期连续运行,直至达到实际上相同的温度循环。判断的准则为:将
两个工作周期上的相应点连成直线,其梯度应小于2K/h。如有必要,应在一段时间内,以适当的时间
间隔进行测量。温度的测定应在最后一个工作周期中负载时间的一半终了时进行。为了缩短试验时
间,在温升试验开始时,负载可适当地持续一段时间。其他试验要求同6.5.2.1。
6.5.2.4 非周期定额(S9工作制)电动机
温升试验应以制造厂拟定的等效连续定额按6.5.2.1进行,在拟定等效连续定额时,应以用户提出
的考虑到额定负载和转速的变化及允许的过载程度的S9工作制为基础。
6.5.2.5 多种额定值电动机
对多种额定值电动机温......
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