高效和超高效電機(jī)低不確定度效率測(cè)試系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)
金惟偉1， 王傳軍1， 陳 亙2， 童陟嵩2
（1上海電器科學(xué)研究所（集團(tuán)）有限公司，上海200063；2上海電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心有限公司，上海200063）
摘要：從滿足高效和超高效電機(jī)的效率測(cè)試出發(fā)，研究和設(shè)計(jì)了一套基于靜止變頻電源的電機(jī)效率測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)采用雙環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)頻、穩(wěn)壓、穩(wěn)負(fù)載的三穩(wěn)試驗(yàn)電源，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的不確定度評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了研究，驗(yàn)證結(jié)果表明系統(tǒng)的不確定度值優(yōu)于百分之0.4，達(dá)國(guó)內(nèi)****水平。
關(guān)鍵詞：高效和超高效電機(jī)：效率測(cè)試；低不確定度
中圖分類號(hào)：twi 30文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1673-6540（2010）04-0001-05
o 引 言
國(guó)際電工委員會(huì)于2006年提出制定一項(xiàng)電動(dòng)機(jī)能效分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將電動(dòng)機(jī)的效率分為ie1、ie2、ie3、ie4共4級(jí)，效率指標(biāo)覆蓋范圍為0.75~ 375 kw，極數(shù)為2、4、6極，分50 hz和60 hz兩類指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)于2008年底正式發(fā)布。目前，各國(guó)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)上效率等級(jí)情況為：美國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)市場(chǎng)為ie2效率等級(jí)，且ie2為該國(guó)的****強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)；歐洲于2008年強(qiáng)制執(zhí)行ie2效率等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；我國(guó)市場(chǎng)上使用的電動(dòng)機(jī)效率水平僅為ie1效率(平均效率約為百分之87)等級(jí)。按照我國(guó)節(jié)能中長(zhǎng)期規(guī)劃中明確的指標(biāo)要求，到2010年，電動(dòng)機(jī)的效率水平應(yīng)達(dá)到ie2效率（平均效率約為百分之90）等級(jí)。
世界各國(guó)都在致力于研究開(kāi)發(fā)高效率電機(jī)，電機(jī)效率昀準(zhǔn)確測(cè)試也就被提上了日程。iec60034-30（2008版）規(guī)定對(duì)高效、超高效電機(jī)的效率測(cè)試方法必須采用低不確定度的方法。
1 電機(jī)效率測(cè)試的發(fā)展及現(xiàn)狀
本文分析的系統(tǒng)基于電機(jī)測(cè)試的損耗分析，首先測(cè)試出電機(jī)的各種損耗，再根據(jù)輸入總功率求取電機(jī)的效率。在電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)損耗中，雜散損耗的構(gòu)成和影響因素較為復(fù)雜，測(cè)試也相對(duì)困難，且雜散損耗的測(cè)量和估算也直接影響電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇。因此，iec標(biāo)準(zhǔn)及多數(shù)國(guó)家都推薦用輸入功率的百分之0. 5或反轉(zhuǎn)法來(lái)確定雜散損耗，并將其作為電機(jī)設(shè)計(jì)輸入值和測(cè)試結(jié)果。但是，實(shí)際的比例與功率大小、極數(shù)及設(shè)計(jì)、制造、材料等因素均有關(guān)，一律用同定值來(lái)替代，不能真實(shí)反映制造和設(shè)計(jì)水平，也導(dǎo)致有些實(shí)際上并沒(méi)有達(dá)到高效率的電機(jī)被判定為高效率電機(jī)。以美國(guó)和加拿大為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家于20世紀(jì)90年代相繼推出了較為精確的實(shí)測(cè)負(fù)載雜散損耗的ieee112b法和csa 390法，于2002年被iec采納為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iec 61972《三相籠型異步電動(dòng)機(jī)損耗和效率的確定方法》，經(jīng)過(guò)不斷完善后，于2007年9月納入發(fā)布實(shí)施的iec 60034-2-1《旋轉(zhuǎn)電機(jī)（牽引電機(jī)除外）確定效率和損耗的試驗(yàn)方法》。該標(biāo)準(zhǔn)中明確取消按輸入功率百分之0 5來(lái)假定雜散損耗的做法。
我國(guó)的國(guó)標(biāo)cb 1032-2005《三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法》中已納入了iefe 112b方法，但由于高效電機(jī)的研發(fā)推進(jìn)較慢，該方法與按輸入功率百分之0.5來(lái)假定雜散損耗的傳統(tǒng)做法共存，僅有極少數(shù)出口北美地區(qū)的電機(jī)制造商使用該方法。iec 60034 2-1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)詼方法提出了更高的要求，要在中國(guó)電機(jī)全行、lp推廣需跨越以下障礙：
(1)電機(jī)雜散損耗和效率測(cè)試的不確定度評(píng)價(jià)方法，日前國(guó)際上尚無(wú)此類文獻(xiàn)；
(2)國(guó)內(nèi)一直在使用的兩種雜散損耗測(cè)試方法均為高不確定度方法，iec 60034-2-1標(biāo)準(zhǔn)推薦的美國(guó)ieee 112b法絕大部分企業(yè)尚未掌握；
(3)要實(shí)現(xiàn)效率的低不確定度測(cè)試，必須研究更精確的數(shù)學(xué)模型和測(cè)試數(shù)據(jù)校正技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制測(cè)量。
2高效和超高效電機(jī)效率測(cè)試系統(tǒng)
高效和超高效電機(jī)效率測(cè)試系統(tǒng)所組成的高效電機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)包括了正弦波變頻電源、負(fù)載穩(wěn)定系統(tǒng)、高精度測(cè)試系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等幾大部分，如圖l所示。系統(tǒng)的容量可以根據(jù)被試驗(yàn)電機(jī)規(guī)格來(lái)選配，滿足0 37~ 375 kw高效和超高效電機(jī)的效率 |
