| 标准编号 | GB/T 1311-2024 (GB/T1311-2024) | | 中文名称 | 直流电机试验方法 | | 英文名称 | Test methods for direct current machines | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K23 | | 国际标准分类 | 29.160.01 | | 字数估计 | 62,672 | | 发布日期 | 2024-08-23 | | 实施日期 | 2025-03-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 1311-2024: 直流电机试验方法
ICS 29.160.01
CCSK23
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 1311-2008
直流电机试验方法
2024-08-23发布
2025-03-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号 2
5 基本要求 3
6 绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定 7
7 绕组在实际冷态下电阻的测定 8
8 轴电压的测定 10
9 电感的测定 11
10 空载试验 14
11 整流电源供电时电机的电压、电流纹波因数及电流波形因数的测定 15
12 额定负载试验 17
13 热试验 18
14 效率的测定 24
15 调整试验 34
16 转动惯量的测定 36
17 无火花换向区域的测定 39
18 电枢电流变化率的测定 41
19 并(他)励励磁调整曲线 43
20 (空载和负载)磁饱和曲线 43
21 其他试验 44
附录A(规范性) 输入电流及输入功率的修正 48
附录B(规范性) 转矩读数的修正 50
附录C(资料性) 换向火花等级判定 51
附录D(规范性) 由测功机试验确定负载杂散损耗的直流分量 52
附录E(规范性) 直流电机的短路方法 54
参考文献 57
图1 转矩测量 4
图2 感应法测定中性线试验线路图 5
图3 作图法测定中性线 6
图4 电压表-电流表法原理接线图 9
图5 轴电压测定示意图 11
图6 负载状态下的饱和电枢回路电感测定 12
图7 测量饱和并(他)励励磁绕组电感的试验线路 13
图8 励磁绕组电感测定 13
图9 不间断电压、电流波形 16
图10 间断式电压、电流波形 17
图11 损耗由线路电源或升压机单独供给的回馈法试验原理 22
图12 损耗由线路电源和升压机联合供给的回馈法试验原理 22
图13 直接测量输入输出法试验原理图 25
图14 风摩耗和铁耗的确定 29
图15 直流电机单电源对拖试验确定负载杂散损耗的直流分量 30
图16 整流电源供电时确定负载杂散损耗的交流分量 31
图17 直流电机单电源对拖试验原理图 34
图18 空载自减速曲线 36
图19 双钢丝扭摆法确定转动惯量 38
图20 无火花换向区域试验线路 39
图21 辅助发电机用以增大或减小电枢电流 40
图22 特定恒转速无火花换向区域 40
图23 确定电枢电流变化率的试验线路 41
图24 电枢电流瞬态变化 42
图A.1 永磁电动机、串励电动机及他励电动机测量线路 48
图A.2 并励电动机及复励电动机测量线路 48
图A.3 整流电源供电进行试验时的测量线路 49
图E.1 感应法检查串励绕组的极性 54
图E.2 反向接入串励绕组的短路方法 54
图E.3 用功率扩大机控制励磁的短路方法 55
图E.4 用复励直流发电机控制励磁的短路方法 55
图E.5 临时缠绕串励绕组的短路方法 55
图E.6 将一半主极绕组反接的短路方法 56
表1 绝缘结构热分级对应的基准温度 7
表2 绝缘电阻表的选择 8
表3 蛙绕组的电阻系数 10
表4 时间间隔 21
表5 效率试验方法 25
表6 不同转速比的校正系数 32
表7 最少检查试验项目 44
表C.1 换向火花等级判定 51
表D.1 负载杂散损耗计算表 53
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件代替GB/T 1311-2008《直流电机试验方法》,与GB/T 1311-2008相比,除结构调整和编
辑性改动外,主要技术变化如下:
a) 增加了术语和定义、符号(见第3章、第4章);
b) 更改了对测试仪器准确度的要求(见5.2,2008年版的3.2);
c) 增加了绕组电阻及温度的确定方法(见5.4);
d) 增加了试验条件的要求(见5.5);
e) 更改了绝缘电阻表直流测量电压的选择范围(见6.2,2008年版的4.2);
f) 更改了空载试验电压取点及最高试验电压(见第10章,2008年版的第8章);
g) 更改了确定效率的试验方法,划分为“2-1-3A、2-1-3B、2-1-3C、2-1-3D和2-1-3E”5种方法(见
第14章,2008年版的第12章);
h) 增加了由测功机试验确定PLL直流分量的试验方法(见14.4.3.3);
i) 增加了确定发电机和原动机组合的电压调整率的试验方法(见15.3);
j) 增加了并(他)励励磁调整曲线试验的要求(见第19章);
k) 增加了空载和负载磁饱和曲线试验的要求(见第20章)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国电器工业协会提出。
本文件由全国旋转电机标准化技术委员会(SAC/TC26)归口。
本文件起草单位:上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司、江苏微特利电机股份有限公司、
仨亿电器股份有限公司、浙江九洲新能源科技有限公司、台州市金宇机电有限公司、西安西玛电机有限
公司、大连日牵电机有限公司、中车永济电机有限公司、杭州新恒力电机制造有限公司、佛山市顺德区乐
普达电机有限公司、常州市昊升电机股份有限公司、山东招金集团有限公司、广东兆力电机集团有限公
司、浙江通势达电动技术有限公司、上海电器科学研究所(集团)有限公司、浙江方威检验检测技术有限
公司、上海梓一测控技术有限公司、东方电气集团东方电机有限公司、浙江龙创检测技术有限公司、江苏
大通机电有限公司、慈溪市三佩机械有限公司、东莞市国梦电机有限公司、上海电科电机科技有限公司、
上海市特种设备监督检验技术研究院、江苏肯德电机有限公司、哈尔滨电气集团先进电机技术有限公
司、江苏鼎鑫智造科技股份有限公司、德瑞精工(深圳)有限公司。
本文件主要起草人:王传军、刘祺、宫建军、高淑瑜、钟治平、马洪杰、唐敏、王震、郭淑玲、许勇、贾荣生、
彭东琨、张伟、左明明、阳金元、江洋、童陟嵩、李宝龙、赵英杰、周光厚、刘憬奇。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
---1977年首次发布为GB 1311-1977,1989年第一次修订;
---2008年第二次修订发布为GB/T 1311-2008;
---本次为第三次修订。
直流电机试验方法
1 范围
本文件规定了直流电机的试验要求,描述了试验方法。
本文件适用于GB/T 755-2019规定范围内的直流电机。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 755-2019 旋转电机 定额和性能
GB 4824-2019 工业、科学和医疗设备 射频骚扰特性 限值和测量方法
GB/T 10068-2020 轴中心高为56mm及以上电机的机械振动 振动的测量、评定及限值
GB/T 10069.1-2006 旋转电机噪声测定方法及限值 第1部分:旋转电机噪声测定方法
GB/T 25442-2018 旋转电机(牵引电机除外) 确定损耗和效率的试验方法
3 术语和定义
GB/T 755-2019和GB/T 25442-2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
一种电机,其电枢绕组经换向器连接到直流系统,磁极由直流或波动电流励磁或为永久磁铁。
[来源:GB/T 2900.25-2008,411-31-05]
3.2
检查试验 routinetest
对每台电机在制造完工后所进行的试验,以判明其是否符合标准。
[来源:GB/T 2900.25-2008,411-53-02]
3.3
热试验 thermaltest
在规定的运行条件下,确定电机一个或几个部件温升的试验。
[来源:GB/T 2900.25-2008,411-53-28,有修改]
3.4
负载试验loadtest
在规定的运行条件下,确定电机负载特性的试验。
3.5
空载试验 no-loadtest
电机作电动机运行时轴上无有效机械输出的试验,或作发电机运行时线端开路的试验。
[来源:GB/T 2900.25-2008,411-53-57]
3.6
效率 efficiency
输出功率对输入功率之比,通常以百分数表示。
[来源:GB/T 2900.25-2008,411-53-08]
3.7
超速试验 overspeedtest
为确定电机转子能否满足规定的超速要求而在电机上进行的试验。
[来源:GB/T 2900.25-2008,411-53-39]
3.8
电流纹波因数 currentripplefactor
波动电流的最大值Imax和最小值Imin之差与其2倍平均值Iav(一个周期内的积分平均值)之比。
[来源:GB/T 2900.25-2008,411-50-26]
4 符号
下列符号适用于本文件。
I:电枢电流,单位为安培(A)。
I0:空载电枢电流,单位为安培(A)。
If:励磁电流,单位为安培(A)。
IN:额定电枢电流,单位为安培(A)。
J:转动惯量,单位为千克二次方米(kg·m2)。
K1:绕组导体材料在0℃时电阻温度系数的倒数:
铜K1=235;
铝K1=225,除非另有规定;
如用其他材料,另行规定。
La:电枢回路电感的试验值,单位为亨利(H)。
n:试验时测得的转速,单位为转每分(r/min)。
p:极对数。
P0:空载输入功率,单位为瓦特(W)。
P1:输入功率,励磁功率除外,单位为瓦特(W)。
P2:输出功率,单位为瓦特(W)。
Pa:电枢回路绕组损耗,单位为瓦特(W)。
Pb:电刷电损耗,单位为瓦特(W)。
Pc:恒定损耗,单位为瓦特(W)。
Pe:励磁回路损耗,单位为瓦特(W)。
PEd:励磁机损耗,单位为瓦特(W)。
Pel:电功率,单位为瓦特(W)。
Pf:励磁绕组损耗,单位为瓦特(W)。
Pfe:铁耗,单位为瓦特(W)。
Pfw:风摩耗,单位为瓦特(W)。
PLL:负载杂散损耗,单位为瓦特(W)。
Pmech:轴功率,单位为瓦特(W)。
PT:总损耗,单位为瓦特(W)。
R0:空载试验(每个电压点)绕组电阻,单位为欧姆(Ω)。
R1:实际冷态下的绕组电阻,单位为欧姆(Ω)。
Ra:电枢绕组电阻的平均值,单位为欧姆(Ω)。
Rc:用于热试验的电枢绕组冷态电阻,单位为欧姆(Ω)。
RN:额定负载热试验结束时测取的第一点绕组热态电阻,单位为欧姆(Ω)。
Rw:额定负载热试验结束时推导至t=0时的绕组热态电阻,单位为欧姆(Ω)。
T:修正后的转矩(实际转矩值),单位为牛顿米(N·m)。
Tc:转矩读数修正值,单位为牛顿米(N·m)。
Td:转矩读数,单位为牛顿米(N·m)。
Td0:空载(与测功机连接)转矩读数,单位为牛顿米(N·m)。
U0:空载电枢电压,单位为伏特(V)。
θ0:空载试验时绕组温度,单位为摄氏度(℃)。
θ1:测量绕组冷态电阻R1 时的绕组温度,单位为摄氏度(℃)。
θ1c:测量用于热试验的电枢绕组冷态电阻Rc时的绕组温度,单位为摄氏度(℃)。
θa:冷却介质温度,单位为摄氏度(℃)。
θc:试验时入口处冷却介质温度,单位为摄氏度(℃)。
θref:标准规定的基准温度,单位为摄氏度(℃)。
θw:额定负载热试验达到热稳定状态时的绕组温度,单位为摄氏度(℃)。
η:效率(%)。
注:其他符号和下标,在相关条款中说明。
5 基本要求
5.1 试验电源
5.1.1 普通电源
试验用普通电源可包括直流发电机组、蓄电池。
5.1.2 整流电源
试验用整流电源的电流纹波因数或波形因数应符合被试电动机技术条件的要求,整流器交流输入
电压应对称,输出电压、电流波形应平衡、稳定、无干扰。
当直流电动机由整流电源供电时,脉动电压和脉动电流将影响电机的性能,与用普通电源(纯直流
电源)供电的直流电动机相比,损耗和温升将会增加,换向更困难。
5.2 测试仪器
5.2.1 通用要求
环境条件应在仪器制造商给出的规定范围之内,如果可能的话,宜根据仪器制造商的说明书进行温
度修正。
宜尽可能采用数字仪器。
模拟仪器的准确度通常以满量程的百分数表示,应根据实际情况尽量选择小的量程,观测读数宜在
满量程的2/3以上部分。
仪器特别是电流传感器的满量程应与被试电机的功率相匹配。
在进行电机负载试验中,输出功率和其他测量的参量会不可避免地缓慢波动,因此,各个试验点均
宜采用合适的数字仪器在不超过15s的若干波动周期内采样较多(通常几百个)的数据,利用平均值确
定效率。
5.2.2 电量测量仪
电量测量仪器应至少具有0.5级准确度(绝缘电阻表除外)。用直接法(见14.3)确定电机效率
时,为保证试验结果的准确性和重复性,仪器应至少具有0.2级准确度。
使用的分流器或传感器等,应至少具有0.2级准确度。
对小功率直流电机,应按附录A对输入电流和功率的测量值进行修正。
电压、电流平均值用磁电式仪表或能读出平均值的其他仪表(包括数字式仪表)来测量。电压、电流
有效值用电动式仪表或能真实读出方均根数的其他仪表(包括数字式仪表)来测量。
测量电枢回路电压时,电压表应直接接在绕组出线端上。用分流器测量电流时,测量线的电阻应按
所用毫伏表选配。
输入功率用电压乘电流来计算,试验电源为整流电源时,应用真实读数瓦特表或指示电压、电流瞬
时值乘积平均值的其他测量装置直接测取电枢回路输入功率,也可分别测量直流功率分量和交流功率
分量(见14.4.3)然后相加求得。
5.2.3 转矩测量
测量效率时,转矩测量设备应至少具有0.2级准确度,测量的最小转矩值不应小于其标称转矩的
10%,如果转矩测量设备具有更高的准确度,则转矩测量范围可相应扩大。
注:比如准确度等级为0.1级,则意味着允许最小测试转矩为其标称转矩的5%。
当采用带有底座支架结构的测功机方式测取电机轴转矩时(见图1),应进行转矩修正试验以补偿
负载设备的轴承摩擦损耗,这也适用于转矩测量设备与被试电机输出轴之间有轴承的情况。
图1 转矩测量
转矩读数应按照附录B进行修正。
注意转矩传感器亦即转子附近的温度可能会高于环境温度,这对其总体不确定度将产生明显的影
响,在此情况下,温度影响所产生的不确定度不应超过满量程的0.15%,如果无法保证,则应进行温度
修正。
宜使用弹性联轴器并将轴系对准以尽可能减少寄生负载。
试验结束宜立即检查转矩测量设备的数据偏移情况,如果偏移超出容许的范围,应进行调整并重新
试验。
用于其他试验时,转矩测量设备不应低于0.5级。
5.2.4 电阻测量
绕组的直流电阻用电桥或数字式微欧计测量,应具有0.2级准确度。当用于检查试验时,不应低于
0.5级。
5.2.5 转速测量
测量转速的仪器应具有0.1级准确度或误差不超过±1r/min,取两者误差最小者。
5.2.6 温度测量
温度计(包括检温计)的最大允许误差不应超过±1℃。
5.2.7 绝缘电阻测量
绝缘电阻表的准确度等级不应低于5级。
5.3 试验前检测
5.3.1 一般检查
试验前,应检查电机的装配质量和轴承运行情况,以保证各项试验能顺利进行,试验线路和设备应
能满足试验要求。
5.3.2 中性线的测定
5.3.2.1 通用要求
中性线的测定有感应法、正反转发电机法、正反转电动机法。试验前,电刷与换向器工作表面应正
常接触。
5.3.2.2 感应法
感应法测定中性线,应按a)或b)进行试验。
a) 试验线路图见图2,测试时电枢静止,励磁绕组他励,将毫伏表接在相邻的两组电刷上,并交替
地接通和断开电机的励磁电流,逐步移动刷架的位置,在每一个不同位置上测量电枢绕组的感
应电势,当感应电势最接近零时,即可认为电刷位于中性线上,毫伏表的读数推荐以励磁电流
断开时的读数为准。
标引序号说明:
mV---毫伏表;
S ---励磁开关;
U ---励磁电源。
图2 感应法测定中性线试验线路图
b) 电枢静止,励磁绕组他励,交替地接通和断开电机的励磁电流,在距离等于或接近于一极距的
两片换向片上测量感应电势,沿换向器圆周移动,正负感应电势各量取几点读数,然后按图3
所示的作图法求出中性线位置。
图3 作图法测定中性线
5.3.2.3 正反转发电机法
试验时,电机励磁绕组他励,在保持转速、励磁电流及负载(接近额定值)不变的情况下,逐步移动刷
架位置,在每一个不同位置上测量电机在正转及反转时的电枢电压,直到两个电压数值最接近时为
止,此时即可认为电刷位于中性线上。
5.3.2.4 正反转电动机法
试验时,在保持电机电枢电压、励磁电流及负载(接近额定值)不变的情况下,逐步移动刷架位置,在
每一个不同位置上测量电机在正转及反转时的速度,直到两个方向的转速最接近时为止,此时即可认为
电枢位于中性线上。
5.4 试验电阻及温度
5.4.1 试验电阻
绕组电阻R 是流过电枢电流的所有绕组(电枢绕组、换向极绕组、补偿绕组和复励绕组)的总电阻
值,单位为欧姆(Ω),用适当的方法测定。
励磁绕组电阻Rf,单位为欧姆(Ω)。
热试验结束时电阻的测定应按13.7.3所述的外推法,用尽可能短的时间而非表4中规定的时间间
隔,然后外推到零。
绕组温度应按5.4.2确定。
5.4.2 绕组温度
绕组温度θw 应按下述一种方法确定(按所列排序):
a) 由5.4.1所述的外推法求得的额定负载试验电阻Rw 来确定;
注:用于监管目的的检查试验电机不能拆卸,则采用测试电阻的方法来代替测试绕组温度。
b) 由埋置检温计(ETD)或热电偶直接测得;
c) 根据同一结构和电气设计完全相同的电机按a)所得的温度来确定;
d) 若无负载能力时,按间接法(见13.8.1.3)来确定;
e) 当不能直接测量额定负载试验电阻Rw 时,应假定绕组温度等于表1中列出的额定热分级下
的基准温度θref。
表1 绝缘结构热分级对应的基准温度
绝缘结构热分级
基准温度
130(B) 95
155(F) 115
180(H) 135
200(N) 155
注:220及以上耐热等级很少用于目前的绝缘结构,因此本文件中未列出。
如按照低于结构使用的热分级规定额定温升或额定温度,则应按较低的热分级规定其基准温度。
5.4.3 修正到基准冷却介质温度
试验中记录的R 值应折算到25℃标准基准温度。将绕组电阻修正到25℃标准基准冷却介质
温度。
R 的温度修正系数应按公式(1)确定:
kθ=
K1+θw+25-θc
K1+θw
(1)
式中:
kθ ---绕组温度修正系数;
K1---绕组导体材料在0℃时电阻温度系数的倒数,对铜绕组,为235;对铝绕组,为225(除非另
有规定);
θc ---试验时入口处冷却介质温度,单位为摄氏度(℃);
θw ---按5.4.2确定的绕组温度,单位为摄氏度(℃)。
对以水为初级或次级冷却介质的电机,水的基准温度应按 GB/T 755-2019中表5的规定为
25℃。也可为根据协议规定的其他数值。
5.5 试验条件
5.5.1 试验环境
除非另有约定,试验时周围空气温度应在10℃~40℃之间,且海拔不超过1000m。
5.5.2 旋转方向
若未规定旋转方向,从换向器端看,电机应顺时针旋转。
5.5.3 电机试验定额
除非另有约定,本文件规定的额定负载应为额定电流。
6 绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定
6.1 测量时电机的状态
测量电机绕组的绝缘电阻时,应分别在实际冷态下和热态(热试验后)下进行。检查试验时,如无其
他规定,可仅在实际冷态下进行测量,但应保证热态绝缘电阻不低于该类型电机标准的规定。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。
6.2 绝缘电阻表的选择
测量绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻,应根据被测绕组的额定电压按表2选择绝缘电阻表。
表2 绝缘电阻表的选择
单位为伏特
被测绕组额定电压UN 绝缘电阻直流测量电压
UN≤36 250
36< UN≤1000 500
1000< UN≤2500 1000
2500< UN≤5000 2500
UN >5000 5000
6.3 测量方法
电枢回路绕组(不包括串励绕组)、串励绕组和并励绕组对机壳及其相互间的绝缘电阻应分别进行
测量。
测量时,应在试验电压施加1min后读取数据,并记录绕组温度。
若测量介电吸收比(DAR),则应分别测取施加试验电压30s和60s时的绝缘电阻Ri30和Ri1,
DAR=Ri1/Ri30。
若测量极化指数(PI),则应分别测取施加电压后1min和10min时的绝缘电阻Ri1和Ri10,
PI=Ri10/Ri1。
绝缘电阻测量结束后,每个回路应对地放电。
7 绕组在实际冷态下......
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