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GB／T 32877-2022 变频器供电交流电动机确定损耗和效率的特定试验方法.pdfICS 29.160.30 CCSK22
变频器供电交流电动机确定损耗和
国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会
引言 范围 规范性引用文件 术语和定义 符号和缩略语 确定变频器供电的电动机效率的试验方法 插值计算任意运行点的损耗 附录A（资料性）交流电动机的损耗.… 附录B（资料性）确定各负载点损耗和效率的范例 参考文献
本文件的目标是为了定义变频器供电电动机确定总损耗和效率的试验方法，总损耗包括附加高频 损耗。附加高频损耗显然是标准正弦波电源供电的、按照GB/T25442一2018试验方法确定的损耗以 外的。根据本文件得出的结果，将用于比较由变频器供电时的不同电动机的损耗和效率。 此外，本文件定义了七个标准运行点以描述涵盖整个转矩/转速范围的损耗和效率的扩展特性，提 供了一个插值计算程序来确定任意运行点（转矩，转速)的损耗和效率。 在电气传动系统(PDS)中，电动机和变频器通常由不同制造商提供。相同设计的电动机被大批量 生产，可能由电网或者不同制造商提供的不同型号的变频器来驱动，变频器各自的性能（比如开关频率、 直流母线电压等级等)也会影响系统的效率，对每一电动机、变频器、连接电缆、输出滤波器和参数设置 的组合来说，确定电动机损耗是不切实际的，本文件根据被试电动机的电压等级和定额描述了有限的几 个方法。 按照本文件确定的损耗不代表实际使用中的损耗，但为比较不同电动机设计是否适合变频器运行 提供了客观的依据。 通常，变频器供电时电动机的损耗比运行于标准正弦波系统时要高，附加高频损耗取决于外加变频器 输出量的频谱（电压或电流），该频谱受变频器电路和控制方式影响，更多信息参见GB/T21209一2017。 比较变频器 最新经验和理论分析表明绿化隔离带景观工程施工方案，附加高频损耗通常不会随负载而增加，本文件所述方法大部分是基于脉 冲宽度调制（PWM)的变频器供电的。 鉴于这些变频器种类多样以及越来越需要验证是否符合国家能效法规，本文件定义了一个所谓的 比较变频器用于测试低压电动机。 原则上，比较变频器是一个给被试电机供电的具有典型高频谐波的电压源，其不适用于中压电机。 比较变频器应用的局限性 需要注意的是，本文件所述的应用比较变频器的试验方法是一个标准化的方法，旨在为标准试验条 件下提供可比较的效率值。通过该方法可以得出电动机与变频器的运行的匹配性，但是不等于确定了 由特定变频器供电的电机的实际损耗，这需要测试由最终应用特定变频器供电的整个电气传动系统 (PDS)。 相比于两电平电压源变频器，多电平电压源或电流源变频器驱动电机时，附加高频损耗更多地取决 于转速和负载，因此，在确定损耗和效率时，优先采用实际应用的同样的变频器与电机一起试验。 另一选择是通过计算来确定电动机的附加高频损耗。若这是客户要求，则需要变频器的脉冲模式。 本文件不包括此部分程序。 所提供的确定任意运行点（转矩，转速)损耗和效率的插值程序，限定在基准转速范围内（恒转矩范 围、恒磁通范围)。
需安注息的是，本文件所还的应用比较变频器的试验方法是一个标准化的方法，盲在为标准试验条 件下提供可比较的效率值。通过该方法可以得出电动机与变频器的运行的匹配性，但是不等于确定了 由特定变频器供电的电机的实际损耗，这需要测试由最终应用特定变频器供电的整个电气传动系统 (PDS)。 相比于两电平电压源变频器，多电平电压源或电流源变频器驱动电机时，附加高频损耗更多地取决 于转速和负载，因此，在确定损耗和效率时，优先采用实际应用的同样的变频器与电机一起试验。 另一选择是通过计算来确定电动机的附加高频损耗。若这是客户要求，则需要变频器的脉冲模式。 本文件不包括此部分程序。 所提供的确定任意运行点（转矩，转速)损耗和效率的插值程序，限定在基准转速范围内(恒转矩范 围、恒磁通范围)。
变频器供电交流电动机确定损耗和
本文件概述了GB/T755一2019范围内的电动机在变频器供电时确定损耗和效率的试验方法及插 值程序，所述电动机也是GB/T12668.902一2021所定义的调速电气传动系统（PDS)的一部分。 用本文件的比较变频器法所确定的电动机效率仅用来比较不同的电动机设计。 本文件也给出了基于七个标准负载点损耗来确定电动机在基准转速范围内（恒转矩范围、恒磁通范 围)任意负载点（转矩、转速)损耗的程序，此程序适用于按照GB/T755一2019定额的由变频和调压电 源供电的任何调速交流电机（感应和同步）。
变频器供电时由于电压电流波形非正弦性而产生的高频损耗，其附加在铁耗、风摩耗、转子绕组损 耗、定子绕组损耗和负载杂散损耗（各基波损耗)中。 3.4 基准转速范围basespeedrange 电动机从静止直至在正比于转速变化的电压供电时所能达到的最高转速，对感应电机来说保持磁 通恒定[恒定压频比(U/f)]，对同步电机来说依照最大转矩电流比控制(MTPA)。在基准转速范围内， 若采用恒定磁通控制，最大的电动机转矩是恒定的（恒定转矩范围)。 3.5 开关频率switchingfrequency
变频器供电时由于电压电流波形非正弦性而产生的高频损耗，其附加在铁耗、风摩耗、转子绕组 定子绕组损耗和负载杂散损耗（各基波损耗）中
电动机从静止直至在正比于转速变化的电压供电时所能达到的最高转速，对感应电机来说保持 定[恒定压频比(U/f)]，对同步电机来说依照最大转矩电流比控制（MTPA)。在基准转速范围内 用恒定磁通控制，最大的电动机转矩是恒定的（恒定转矩范围）
开关频率switchingfrequency
半导体器件在一秒内的开关次数，它和选择的脉冲模式及变频器拓扑结构一起决定了电机或正 部耦合点）的不可控高频或间谐波的最低频率。 注：对于两电平变频器，在连续调制的情况下，相间测量的脉冲频率是3.5中定义的开关频率的2倍；在不连续调 的情况下，是3.5中定义的开关频率的约1.33倍。开关是指一个半导体的一次开启和一次关闭。
Tn：额定转矩，单位为牛米(N·m) Te：基准转矩，单位为牛米(N·m) UN：电动机的额定电压，单位为伏特(V) 7：效率
除非在本文件中另作规定，应使用三相线电流和线电压的算术平均值。 当试验电机带载时，输出功率和其他被测量的缓慢波动是不可避免的，因此，对于每个负载点应使 用合适的数字仪表在至少15s但不超过60s的时间周期自动读取若干数据，并应使用这些读数的平均 值来确定效率。 考虑到变频器所包含的高频会馈人到交流电动机并促成损耗，所以应选取在相应的频率范围内具 有足够准确度的测量设备。 对于温度的测量，可以按照GB/T25442一2018所述，选择使用安装在热点上的温度传感器来 进行。
5.1.2功率分析仪和传
测量电动机输人功率和电流的仪器应符合GB/T25442一2018的要求，但由于高频分量的存在所 以还应符合下述额外要求。 在50Hz或60Hz,功率计总有功功率的规定不确定度应为电动机额定视在功率的0.2%或更好， 此不确定度是指包括传感器的总不确定度。 注1：例如，一台三相电动机的额定电压为400V，电流10A,则功率计的有功功率不确定度不大于√3×4000VA 的0.2%，等于13.9W或者更好。 功率计和传感器的带宽应足够宽，以保证在整个频率范围内（超过50Hz和60Hz)有功功率测试 设备的误差小于或等于视在功率的0.3%。 注2：通常，带宽从0Hz到10倍开关频率就足够了。 最好将电流和电压直接馈送至功率分析仪。如果需要外接电流传感器，不应使用传统的电流变送 器，而应使用带宽宽的分流器或零磁通的电流传感器。 基波电压应在电机端子上用配有合适软件（FFT，快速傅里叶变换）的数字功率分析仪测量。 应关闭数字功率计的内部滤波器，可以使用不在信号路径中的同步滤波器（也称为过零滤波器)。 对于功率测量，首选三瓦特计法，所有用来传输测量信号的电缆均应被屏蔽，应注意，屏蔽电缆不穿 过电流传感器
5.1.3电动机的机械输出
测量电源频率的仪表满量程精度应为土0.1%，转速测量在3000r/min及以下分辨率宜为 0.1r/min以内，精度在0.03%以上。 测量转矩的仪器，在额定效率预计低于92%时应至少为0.2级，在效率低于95%时应为0.1级，在 效率更高时应为0.05级或更好。测量的最小转矩应至少在转矩测量设备额定转矩的10%，若使用了更 高精度的设备则允许的转矩范围可以作相应扩展
对所有试验中使用的比较变频器，要根据本文件的要求对变频器参数进行设置，或者，如果试验的 是变频器和电动机的独特组合，则变频器的参数要根据特定应用需求进行设置。所选择的参数设置应 记录在试验报告中。
5.2.2对额定电压1kV及以下比较变频器的设
5.2.3变频器额定电压高于1kV时的试验
当变频器的额定电压高于1kV时，因为大功率变频器的脉冲模式随着制造商的不同而不同，而且 在空载和额定负载下也有较大区别，所以，无法定义一个能够普遍接受的比较变频器和电缆长度，这时 电动机、电缆和变频器只能作为一个完整的电力驱动系统来进行测试
5.2.4用其他变频器的试验
由产生谐波含量较低的变频器（例如多电平变频器或更高开关频率的变频器)供电的电动机相比于 用比较变频器在开关频率5kHz或10kHz时进行测量，通常损耗较低。此时，仍然应在电动机上按上 述基准条件进行基准测量，非基准条件下测得的电动机效率值可以在其文件中提供。
机构的要求。对于声明过程及附录A的七个负载点来说，制造商也可以自由使用其他测定方法。
6.3、6.4和6.5规定的效率确定方法可以用于其他要求，见表2。
本方法用测量电机轴端转矩和转速来确定其机械功率P2c，同时测量其定子的电功率Pic。
试验应在变频器和基本部件安装到位已装配好的电动机上进行，以获得与正常运行状态相同或接 近的试验条件。 按GB/T25442一2018所述，检查转矩测量设备的偏移量并设置为零。 对于永磁电机，物理上断开被试验电机的连接，以免永磁体在无激励情况下感应产生剩余转矩。 将被试电动机连接至带有转矩测量设备的负载电机。 在额定转矩和转速下运行被试电机直至达到热稳定(每半小时变化率为1K或更小)。 热运行结束时，记录： Tc一输出转矩，单位为牛米(N·m)； n一转速，单位为转每分(r/min)； Pic一电动机输人功率，单位为瓦特（W)。 停机后检查转矩测量设备的偏移量。当测量几个负载点时，只能仅在最后负载点测完后检查转矩 测量设备的偏移量。 按确定的偏移量修正输出转矩Tc。
公路建设项目交通安全设施工程施工组织设计安公式（1）计算输出功率：
按公式(2)计算效率：
如果需要区分正弦波电源供电损耗和变频器供电损耗之间的差异，可以在基波电压相同时紧随 供电后（此间要停机）立即进行正弦波电源供电测量，这仅适用于感应电机。
6.2.4测量七个标准运行点
按表3给出的七个标准运行点给电机施加负载。 本试验系列负载点的第1个点应在达到热稳定(每半小时变化率为1K或更小)后进行。 后续各标准运行点（2，3，4，5，6和7)的测量应快速、连续进行，以尽量减小试验期间电机温度的变 化。或者，运行点的测量顺序可以按照4，2，5，6，3和7。 记录电动机输人功率前，七个标准负载点每个点都要设置到精度为额定转速的士1%和额定转矩的 ±1%。 注：良好的实验室实践每个负载点至少需要15s。 七个运行点测量后，立即检查转矩测量设备的偏移量。
经验表明，电压源变频器供电电动机的附加高频损耗通常与负载无关，因此，变频器供电产生的 高频损耗可以通过基波频率电源供电的空载试验和变频器供电的空载试验来确定XXX消防站施工组织设计，两项试验测得 毛的差就是附加高频损耗。
除变频器供电进行试验外，还应采用符合GB/T18039.4一2017中规定的1级正弦波电源（标称 支电源）进行试验。 本试验所用的变频器是用于最终应用的特定变频器