本标准参照采用IEC 34-1(1983)《旋转电机 定额和性能》。 1 适用范围 本标准适用于各种类型的旋转电机(以下简称电机),但控制电机及牵引电机除外。 各类型电机凡有本标准未规定的附加要求时,应在该类型电机的标准中作补充规定。 某些类型电机如在本标准的某些条文上有特殊要求时,应在该类型电机的产品标准中作特殊规定。 2 术语定义 本标准所用的一般术语的定义按GB 2900.25《电工名词术语 电机》的规定。 本标准专用的术语的定义如下: 2.1 定额 由制造厂对符合指定条件的电机所规定的,并在铭牌上标明的电量和机械量的全部数值及其持续时间和顺序。 2.2 定额值 定额中的某一量值。 2.3 额定输出功率 定额中的输出功率值。 2.4 负载 表示电机在某一瞬间供给一个电路或一台机械所需要的电量或机械量的全部数值。 2.5 空载(运行) 电机处于无功率输出的旋转状态(他均处于其正常运行条件)。 2.6 满载 对电机在额定输出运行时所规定的负载的最大值。 2.7 满载功率 对电机在额定输出运行时所规定的功率最大值。 注:这一概念也适用于转矩、电流和转速等。 2.8 断能停转 切断全部电能或机械能的输入,并完全停止运动。 2.9 工作制 电机承受负载情况的说明,包括起动、电制动、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序。 2.10 工作制类型 在规定持续时间内由一种或多种恒定负载所组成的连续、短时或周期工作制;或者是负载和转速通常在允许运行范围内变化的非周期工作制。 2.11 热稳定 电机发热部件的温升在一小时内的变化不超过2k的状态。 2.12 负载持续率 负载时间(包括起动和电制动)与工作周期的持续时间之比,以百分数表示。 2.13 堵转转矩 电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时测得的最小转矩。 2.14 堵转电流 电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时从供电回路输入的稳态电流有效值。 2.15 (交流电动机的)最小转矩 电动机在额定电压和额定频率下,从零转速到相应于最大转矩的转速之间所产生的最小的转矩。 本定义不适用于转矩随转速的增加而连续下降的异步电动机。 注:该数值适用于不包括瞬变效应的通用转矩特性。 2.16 (交流电动机的)最大转矩 电动机在额定电压、额定频率、运行温度和连速不发生突降时所产生的最大的转矩。 本定义不适用于转矩随转速的增加而连续下降的异步电动机。 注:该数值适用于不包括瞬变效应的通用转矩特性。 2.17 (同步电动机的)失步转矩 同步电动机的额定电压、额定频率、额定励磁电流以及运行温度和同步转速产生的最大转矩。 2.18 冷却 将电机内部由于损耗而产生的热量首先传递给初级冷却介质,并提高该冷却介质的温度这一过程称为冷却。受热的初级冷却介质可用温度较低的新介质取代,或通过冷却器用次级冷却介质加以冷却。 2.19 冷却介质 传递热量的介质(液体或气体)。 2.20 初级冷却介质 温度比电机某部件低的一种介质(液体或气体),它与电机该部件接触,并将其放出的热量带走。 2.21 次级冷却介质 温度比初级冷却介质低的一种介质(液体或气体),它通过冷却器将初级冷却介质放出的热量带走。 2.22 直接冷却(内冷)绕组 一种绕组,其冷却介质流经位于主绝缘内部且与绕组形成整体的空心导体、导管或通道。 2.23 间接冷却绕组 用2.22条以外的其他方式冷却的绕组,如绕组下表明是直接冷却还是间接冷却,则均理解为间接冷却绕组。 注:除2.18~2.23条以外的关于冷却和冷却介质的其他定义,参照GB 1993《电机 冷却方法》 2.24 附加绝缘 为了防止因基本绝缘损坏而发生触电事故,在基本绝缘之外增加的独立的绝缘。 2.25 转动惯量 物体对于轴线的(动态)转动惯量,等于其质量微元与微元到轴线的距离(半径)平方乘积的总积。 注:该物理量的字母符号为J,单位用kg·m2表示。 2.26 等效热时间常数 等效热时间常热是用以取代几个单独时间常数的常数,以近似地确定绕组内电流发生阶跃性变化后的温度变化过程。 2.27 囊封式绕组 用模塑绝缘完全封闭或密封的绕组。 2.28 实际平衡的电压系统 在多相电压系统中,如电压的负序分量不超过正序分量的1%(长期运行)或1.5%(不超过几分钟的短时运行),且电压的零序分量不超过正序分量的1%时,即称为实际平衡的电压系统。 2.29 实际对称的回路 由平衡的电压系统所供电的回路中,如电流的负序分量和零序分量均不超过正序分量的5%,即称为实际对称的回路。 2.30 电压的实际正弦波形 如电压波形的正弦性畸变率不超过5%,即称为实际正弦波形。 2.31 实际无畸变回路 由正弦波电压供电的回路中,如电流的正弦性畸变率不超过5%,即称为实际无畸变回路。 2.32 电压(电流)波形正弦性畸变率 电压(电流)波形中不包括基波在内的所有各次诸波有效值平方和的平方根值与该波形基波有效值的百分比。 2.33 电压的电话谐波因数(THF) 电压波形中基波与各次谐波有效值加权平方和的平方根值与整个波形有效值的百分比。 2.34 标称牵入转矩 同步电动机在额定频率、额定电压和励磁绕组被短路的条件下,以感应电动机方式运行于95%同步转速时所产生的转矩。 2.35 发电机的电压调整率 由于负载变化而引起的电压变化、用额定电压的百分数或标么值表示。 注:一般考虑满载与空载之间的电压变化。 2.36 发电机的固有电压调整率 在负载变化而转速保持不变时所出现的电压变化,其数值完全取决于发电机本身的基本特性。用额定电压的百分数或标么值表示。 2.37 电动机的转速调整率 由于负载变化而引起的转速变化,用额定转速的百分数或标么值表示。 2.38 电动机的固有转速调整率 在负载变化而供电电压及频率保持不变时所出现的转速变化,其数值完全取决于电动机本身的基本特性。用额定转速的百分数或标么值表示。 2.39 电机的实际冷状态 电机每一部件的温度与冷却介质温度之差不超过2k时,即称为电机的实际冷状态。 2.40 绕线转子异步电动机转子绕组开路电压 当转子静止时,对定绕组施以额定电压而转子绕组开路,在集电环间所产生的电压。 2.41 小功率电动机 折算到1500r/min时连续额定功率不超过1.1kw的电动机。 3 工作制与定额 3.1 工作制的表达与定额类别的先用规则 3.1.1 工作制 工作制可用3.2条所规定的类型或按用户提出的其他工作制的要求予以说明。 3.1.2 工作制的表达 用户应尽可能准确地表达工作制。在负载不变或按已知方式变化的情况下,工作制可用数字或用变量的时间程序图来表达。 如果时间程序不明确,则应从S2~S8工作制中选择一个假设的时间程序,但其繁重程序应不低于实际情况,或采用S9工作制如未表明所需的工作制,则认为是S1工作制。 3.1.3 定额 定额由制造厂按3.3条所规定的类型选用。一般选用以S1工作制为基准的最大连续定额或以S2工作制为基准的短时定额。如不合适,可按实际需要选用以S3~S8工作制之一为基准的周期工作定额或以S9工作制为基准的非周期工作定额。 3.1.4 定额类型的选用 一般用途的电机,其定额应为最大连续定额,并能按S1工作制运行。如用户未提出电机的工作制,则认为是S1工作制,而其定额为最大连续定额。 短时使用的电机,其定额应为以S2工作制为基准的短时定额,并按3.4条的规定作出标志。 对用于可变负载包括空载、断能停转的电机,其定额应为以S3~S8工作制之一为基准的周期工作定额,并按3.4条的规定作出标志。 对用于转速变化、负载亦变化(包括过载)并作非周期运行的电机,其定额应为以S9工作制为基准的非周期工作定额,并按3.4条的规定作出标志。 对按S3~S9工作制之一选用定额的电机,通常采用等效连续定额作试验。在用户与制造厂双方达成协议时,也可按实际的或假定的工作制进行试验。但此种作法一般不是切实可行的。 在确定定额时,对S1~S8工作制,取恒定负载值作为额定输出,电动机用W表示,发电机用VA表示,见3.2.1~3.2.8条,恒定负载运行时间“N”见图1~8;对S9工作制,取适当的满载值作为额定输出,见3.2.9条和图9中的“Cp”。 3.2 工作制的分类 工作制分为如下9类,它们主要适用于电动机,但其中某几类也适用于发电机(如S1和S2)。 3.2.1 连续工作制——S1工作制 在恒定负载下的运行时间足以达到热稳定(见图1)。 3.2.2 短时工作制——S2工作制 在恒定负载下按给定的时间运行,该时间不足以达到热稳定,随之即断能停转足够时间,使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2k以内(见图2)。 3.2.3 断续周期工作制——S3工作制 按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间(见图3)。这种工作制中每一周期的起动电流不致对温升产生显著影响。 3.2.4 包括起动的断续周期工作制——S4工作制 按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段对温升有显著影响的起动时间,一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间(见图4)。 3.2.5 包括电制动的断续周期工作制——S5工作制 按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段对起动时间,一段恒定负载运行时间,一段快速电制动时间和一段断能停转时间(见图5)。 3.2.6 连续周期工作制——S6工作制 按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间,但无断能停转时间(见图6)。 3.2.7 包括电制动的连续周期工作制——S7工作制 按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段起动时间,一段恒定负载运行时间和一段电制动时间,但无断能停转时间。(见图7)。 3.2.8 包括变速变负载的连续周期工作制——S8工作制 按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段在预定转速下恒定负载运行时间,和一段或几段在不同转速下的其他恒定负载的运行时间(例如变极多速异步电动机),但无断能停转时间(见图8)。 注:S3~S8工作制每周期的持续时间很短,不足以使电机达到热稳定。 3.2.9 负载和转速非周期变化工作制——S9工作制 负载和转速在允许的范围内变化的非周期工作制,这种工作制包括经常过载,其值可远远超过满载(见图9)。 1——负载;2——电损耗;3——温度 时 间 图1 连续工作制S1 N——在恒定负载下运行;θmax——达到的最高温度 1——负载;2——电损耗;3——温度 时 间 图2 短时工作制S2 N——在恒定负载下运行;θmax——在工作周期中达到的最高温度 图3 断续周期工作制S3 N——在恒定负载下运行;R——断能停转;θmax——在工作周期中达到的最高温度 负载持续率:N/N+R·100% 时 间 图4 包括起动的断续周期工作制S4 D——起动;N——在恒定负载下运行;R——断能停转; θmax——在工作周期中达到的最高温度 负载持续率:D+N/D+N+R·100% 图5 包括起动的断续周期工作制S5 D——起动;N——在恒定负载下运行;F——电制动;R——断能停转; θmax——在工作周期中达到的最高温度 负载持续率:D+N+F/D+N+F+R·100% 图6 连续周期工作制S6 N——在恒定负载下运行;V——空载运行;θmax——在工作周期中达到的最高温度 负载持续率:N/N+V·100% 时 间 图7 包括电制动的连续周期工作制S7 D——起动;N——在恒定负载下运行;F——电制动; θmax——在工作周期中达到的最高温度 负载持续率:1 时 间 图8 包括变速变负载的连续周期工作制S8 D——加速;N1、N2、N3——在恒定负载下运行;F1F2——电制动; θmax——在工作周期中达到的最高温度 负载持续率:D+N1/D+N1+F1+N2+F2+N3·100% F1+N2/D+N1+F1+N2+F2+N3·100% F2+N3/D+N1+F1+N2+F2+N3·100% 时 间 图9 负载和转速非周期变化工作制S9 D——起动;L——在可变负载下运行;F——电制动;R——断能停转 Cp——满载;θmax——达到的最高温度;S——过载运 3.3 定额的分类 定额分为如下五大类。 3.3.1 最大连续定额 是制造厂对电机负载和各种条件所作的规定,按照这些规定,电机应能满足本标准的各项要求作长期运行。 3.3.2 短时定额 是制造厂对电机负载、运行时间和各种条件的规定,按照这些规定,电机应能满足本标准各项要求;电机在实际冷状态下起动,并在规定的时限内运行,该时限应为下列数值之一:10,30,60或90min。 3.3.3 等效连续定额 是制造厂为简化试验而对电机的负载和各种条件的规定,按照这些规定,电机应能满足本标准的各项要求持续运行至热稳定;并且这些规定应与3.2.3~3.2.9条所列工作制之一等效。 3.3.4 周期工作定额 是制造厂对电机负载和各种条件的规定,按照这些规定,电机应能满足本标准的各项要求。按指定的工作周期运行。这类定额电机的工作制应符合3.2.3~3.2.8条所规定的一种。 每一工作周期的时间为10min。对S4、S5及S7工作制。如工作周期特别短,该时间及其表达方法可在产品标准中规定。 负载持续率应为下列数值之一:15%,25%,40%或60%。 3.3.5 非周期工作定额 是制造厂对电机在相应的变速范围内的变动负载(包括过载)和各种条件的规定,按照这些规定,电机应能满足本标准的各项要求作非周期运行。这类定额电机的工作制应符合3.2.9条所规定的工作制。 3.4 标志 3.4.1 工作制类型的标志 各种工作制除用3.2条规定的相应代号作为标志(例如S1和S9工作制可用S1和S9标志)外,并应符合下列规定: 对S2工作制,应在代号S2后加工作时限,对S3和S6工作制,应在代号后加负载持续率。 例:S2——60min,S3——25%,S6——40% 对S4和S5工作制,应在代号后加负载持续率,电动机的转动惯量(Jm)和负载的转动惯量(Jext),后两者均为归算至电动机轴上的数值。 例:S4——25%;Jm——0.15kg·m2,Jext=0.7k·m2 对S7工作制,应在代号后加电动机的转动惯量(Jm)和负载的转动惯量(Jext),后两者均为归算至电动机轴上的数值。 例:S7 Jm=0.4kg·m2,Jext=7.5kg·m2 对S8工作制,应在代号后加电动机的转动惯量(Jm),负载的转动惯量(Jext)以及在每一转速下的负载与负载持续率,转动惯量均为归算至电动机轴上的数值。 例:S8 Jm=0.5kg·m2;Jext=6kg·m2 16kW 740r/min 30% 40kW 1460r/min 30% 25kW 980r/min 40% 3.4.2 定额类型的标志 最大连续定额——“cont”或“S1”。 短时定额——持续运行时间,例“S2——60min”。 等效连续定额——“equ”。 周期和非周期工作定额——同工作制的标志,例“S3——25%”。 3.4.1和3.4.2条所规定的标志应标在额定输出之后,如无标志,则应是最大连续定额。 3.5 定额的选定 定额应按本章的规定选取,并按第10章的规定标于铭牌上。 对具有多种定额的电机,其每种定额均应全面符合本标准的规定。 如电机接线端子和电源间接有电抗器(电力变压器除外)并作为电机整体的一部分时,额定值应归算至电源边的电抗器接线端子处。 对用(W)作为额定输出单位的电机,额定输出的数值应按GB 321《优先数优先数系》中的R40优先数系选取,并加以圆整。 3.6 额定输出 3.6.1 直流发电机 额定输出是指接线端子处的输出功率,用W表示。 3.6.2 交流发电机 额定输出是指接线端子处的视在功率连同功率因数,用VA表示,也可用W表示。如无其他规定,同步发电机的额定功率因数为0.8滞后(过励)。 3.6.3 电动机 额定输出是指转轴上的有效机械功率,用W表示。 3.6.4 同步调相机 额定输出是指接线端子处的无功功率,在超前(欠励)或滞后(过励)两种状态下用乏(var)表示。 3.7 额定电压 3.7.1 端子额定电压 额定电压是指在额定输出时电机端子间的电压,用V表示。 3.7.2 在较小电压变化范围内运行的发电机 对直流发电机,如无其他规定,其额定输出和额定电流是指对应于该范围内的最高电压(见4.3.1条)的数值。 对交流发电机,如无其他规定,其额定输出和额定功率因数是指对应于该范围内的任一电压(见4.3.1条)的数值。 3.8 多种定额电机 3.8.1 多速电动机的定额 对多速电动机,应对每一转速规定明确的定额。 3.8.2 变参量电机的定额 当额定参量(如输出、电压或转速等)可以有几个数值或在两个限值之间连续变化时,则应按这几个数值或限值来规定定额。本规定不适用于±5%的电压变化,也不适用于Y—△起动。 4 运行条件 4.1 海拔、温度、冷却介质和相对温度 除非用户另有要求,电机应按下列海拔、环境温度和相对湿度设计。 4.1.1 海拔 海拔不超过1000m。 当运行地点的海拔指定为超过1000m或运行地点的冷却介质温度随海拔升高而下降时应按5.3.4条的规定。 4.1.2 环境空气和冷却介质温度 4.1.2.1 最高环境空气温度和冷却介质温度 运行地点的环境空气(根据电机冷却系统的不同,可以是初级或次级冷却介质)温度随季节而变化,但不超过40°C。 当运行地点的最高环境空气温度高于或低于40°C时,应按5.3.4条的规定。 当电机采用水冷冷却器时,冷却器的进水温度应按5.3.1.4条的规定。 4.1.2.2 最低环境空气温度和冷却介质温度 对已安装就位、处于运行或处于断能停转的电机,运行地点的最低环境空气(根据电机通风系统的不同,可以是初级或次级冷却介质)温度为-15°C。 本规定适用于所有电机,但下列电机除外: a.以1000r/min为基准的额定输出大于3300kW(或kVA)的交流电机、额定功率小于600W(或VA)和所有带换向器或滑动轴承的电机。这些电机的最低环境空气温度为5°C。 b.用水作为初级或次级冷却介质的电机,水和环境空气的最低温度为5°C。 如用户要求比上述更低的环境空气温度则应将所要求的最低温度告知制造厂,并说明该温度是仅适用于电机的运输和贮存还是亦同样适用于安装以后。低于上述温度值应由用户与制造三协议确定。 4.1.3 氢冷电机的冷却介质 氢冷电机当冷却介质的含氢量按体积计算不小于95%时,应能在额定条件下输出额定功率。 当冷却介质中含有空气中,则混合气体的含氢量在任何情况下应不少于90%,以确保安全。 在计算效率时,除非制造厂与用户之间另有协议,混合气体的标准组成应为氢气占98%,空气占2%(按体积计算并在规定的压力和再冷却温度下),风耗应按相应的密度计算。 4.1.4 环境空气相对湿度 运行地点的最湿月月平均最高相对湿度为90%,同时该月月平均最低温度不高于25°C。 在该环境空气相对湿度下,电机经长时间停机后应能安全投入运行。 4.2 电气条件 4.2.1 电源 本标准范围内的交流电机应能适用于三相50Hz电源,其电压应符合GB 156《额定电压》中所规定标准电压。选用电机的额定电压时,应考虑供电系统与受电系统两者电压的区别。 注:大型高压交流电机的电压可按最佳性能选用。 4.2.2 电压和电流的波形和对称性 电机的设计应满足电机能在4.2.2.1,4.2.2.2或4.2.2.3条规定的条件下运行。 4.2.2.1 交流电动机 电源电压应为实际正弦波形(见2.30条)。对于多相电动机,电源电压还应为实际平衡系统(见2.28条)。 如电动机在额定负载下运行而电源电压的波形和平衡同时达到2.30条和2.28条所规定的极限,则电动机应不产生有害的高温,其温升或温度允许超过表1、2和3所规定的限值,但应不超过10k。 如电动机需在电源电压的畸变超过10%和电压系统的平衡经常超过2.28条所规定的极限的情况下(如附近有大的单相负载或大的整流负载)运行,则应由制造厂和用户协议。 在进行温升试验时,电源电压的波形正弦性畸变率应不超过2.5%。电压的负序分量在消除零序分量的影响后应小于正序分量的0.5%。当制造厂与用户取得协议后,可用测量电流的负序分量来代替电压的负序分量,但电流的负序分量应不超过正序分量的2.5%。 4.2.2.2 交流发电机 其供电的回路应为实际无畸变(见2.31条)和实际对称(见2.29条)。 如发电机在额定负载下运行而供电回路的畸变和对称性同时达到2.31条2.29条所规定的极限,则发电机应不产生有害的高温,其温升或温度允许超过表1、2和3所规定的限值,但应不超过10K。 4.2.2.3 由静止电力变流器供电的直流电动机 对电源的要求应在该类型电动机的标准中规定。在设计电动机时,应考虑由于变流器供电电压和电流的脉动对电动机性能的影响,与用纯直流电源供电的电动机相比,其损耗和温箕将增加,换向情况将变坏。一般应配置外接电抗器以降低电压和电流的脉动。电抗器与静止电力变流器的合理匹配应与制造厂协商确定。 4.3 运行期间电压和频率的变化 4.3.1 电压的变化 发电机在额定转速(交流发电机并在额定功率因数)下,如电压在额定值的95%~105%之间变化,输出功率应仍能维持额定值。 电动机当电源电压(如为交流电源时,频率为额定)在额定值的95%~105%之间变化,输出功率应仍能维持额定值。 当电压发生上述变化时,发电机和电动机的性能允许与标准的规定不同,温升限值允许超过表1和表2的规定,超过的数值应在各类型电机的标准中规定;但在电压变化达上述极限而电机作连续运行时,表1和和表2所规定的温升限值允许超过的最大值为: 额定功率为1000kW(或kVA)及以下的电机为10k; 额定功率为1000kW(或kVA)以上的电机为5k。 注:电机不允许在过载或任何与额定条件不同的工况下运行,除非已明确该电机适合于此种用途。 4.3.2 频率的变化 交流电机当频率(电压为额定)与额定值的变化不超过±1%时,输出功率应仍能维持额定值。 4.3.3 电压和频率同时发生变化 电压和频率同时发生变化(两者变化分别不超过±5%和±1%),若两者变化都是正值、两者之和不超过6%;或两者变化都是负值或分别为正与负值、两者绝对值之和不超过5%时,交流电机输出功率仍能维持额定值,性能和温升限值按4.3.1条的规定。 4.4 电机的中点接地 交流电机应能在中点处于接地电位或接近接地电位的情况下连续运行。对不接地系统,亦应能在一相处于接地电位的情况下偶尔作短时(例如排除故障必需的时间)运行。如需要作长期或连续运行,应由用户与制造厂协议,加强电机绝缘,使之能适应这种条件,并在使用说明书中加以说明。 如电机绕组的线端与中点端不是相同绝缘,应在电机的使用说明书中说明。 未征得制造厂的同意,不允许将电机的中点接地或将多台电机的中点相互连续,以免在某些运行条件下产生各种频率零序电流的危险,以及在一相与中点发生故障时可能使绕组受到机械损伤。 5 温升 5.1 温升试验时的条件 5.1.1 温升试验时的冷却介质温度 电机可在任一合适的冷却介质温度下试验,如试验结束时冷却介质温度与使用地点所规定的(或5.3.4.5条所指定的)温度之差大于30k,应按5.3.5.2条的规定对温升限值进行修正。 5.1.2 温升试验时冷却介质温度的测定 应采用在试验过程中最后的四分之一时间内,按相等时间间隔测得的几个温度计读数的平均值,作为温升试验时的冷却介质温度。 为了避免由于大型电机制温度不能迅速地随着冷却介质温度相应变化而产生误差,应采取一切适当的措施以减少冷却介质温度的变化。 5.1.2.1 开启式电机或无冷却器的封闭式电机(用周围环境空气或气体冷却) 环境空气或气体的温度应采用几个温度计来测量。温度计应分布在电机周围不同的地点,距离电机1至2m,高度为电机高度的二分之一,并应防止一切热辐射和气流的影响。 5.1.2.2 用独立安装冷却器及用远处的空气或气体通过管道冷却的电机 初级冷却介质的温度应在进入电机处测量。 5.1.2.3 电机机座上或内部装内冷却器的封闭式电机 初级冷却介质的温度应在其进入电机处测量;次级冷却介质的温度应在其进入水冷冷却器或空冷冷却器处测量。 5.2 温升的测定 5.2.1 电机某一部份的温升 电机某一部份的温升即该部分温度与冷却介质温度之差,电机该部分的温度按本条规定的适当方法测量,冷却介质温度按5.1条的规定测量。 5.2.2 温度或温升的测量方法 电机绕组或其他部份的温度测量方法有以下四种:即电阻法、埋置检温计(ETD)法、温度计法和叠加法(亦称双桥带电测温法),不同的方法不应作为相互校核之用。 5.2.2.1 电阻法 此法是利用绕组电阻随温度升高而相应增大来确定绕组的温升。 5.2.2.2 埋置检温计(ETD)法 此法用埋入电机内部的检温计(如电阻检温计、热电偶或半导体热敏元件等)来测量温度,检温计是在电机制造过程中埋置于电机制成后所不能触及的部位。 5.2.2.3 温度计法 此法是用温度计贴附在电机可接触到的表面来测量温度:温度计除包括水银、酒精等膨胀式温度计外,也包括半导体温度计及非埋置的热电偶或电阻温度计。用膨胀式温度计测量处于强交变磁场或移动磁场部位的温度时,应采用酒精温度计而不采用水银温度计。 5.2.2.4 叠加法(双桥带电测温法) 此法是在不中断交流负载电流的情况下,在负载电流上叠加一微弱直流电流,以测量绕组直流电阻随温度而发生的变化来确定交流绕组的温升(详见GB 1029《三相同步电机试验方法》的附录二和附录三)。 5.2.3 绕组温度测量方法的选用 电机绕组温度的测量方法一般应选用5.2.4条所规定的电阻法。 对额定输出为5000kW(或kVA)及以上的交流电机定子绕组,应采用埋置检温计法。 对额定输出为5000kW(或kVA)以下但大于200kW或(kVA)的交流电机绕组,应选用电阻法或埋置检温计法。 对额定输出200kW(或kVA)及以下的交流电机绕组,应选用电阻法或叠加法。 对额定输出600kW(或VA)及以下的电机,当绕组为非均匀分布或接线很复杂时,应采用温度计(或非埋置型热电偶)法。温升限值按表1的规定。 对每槽只有一个线圈边的交流定子绕组,应采用电阻法而不用埋置检温计法。 注:为了校核这类绕组在运行中的温度,在槽底埋置检温计是没有意义的,因为它测得的主要是铁心温度。在绕组与槽楔之间埋置检温计,虽然测得的温度偏低,但更接近绕组温度,因此可适用于校核试验,在此处测得的温度与用电阻法测得温度之间的关系,应通过温升试验来确定。 对带换向器的电枢绕组和励磁绕组(具有圆柱形转子同步电机的励磁绕组除外),选用电阻法或温度计法均可,但优先采用电阻法。对具有一层以上的直流电机静止磁场绕组,亦可采用埋置检温计法。 5.2.4 用电阻法(包括叠加法)确定绕组温升 5.2.4.1 铜绕组 铜绕组的温升△t(K)由式(1)确定: △t=R2-R1/R1×(235+t1)+t1-t0 (1) 式中:R2——试验结束时的绕组电阻,Ω; R1——试验开始时的绕组电阻,Ω; t1——试验开始时的绕组温度,°C; t0——试验结束时的冷却介质温度,°C; 用电阻法测量绕组温度时,试验前用温度计所测得的绕组温度实际上应为冷却介质温度。 5.2.4.2 非铜绕组 对铜以外的其他材料,应采用该材料在0°C时电阻温度系数的倒数来代替式(1)中的235,对铝绕组,除另有规定外,式(1)中的235用225代替。 5.2.5 用埋置检温计法确定绕组温升 检温计应适当地分布在电机的绕组中,其数量应不少于6个。在保证安全的前提下,应尽可能使检温计埋置于绕组预计为最热点的各个部位,并应有效地防止检温计与初级冷却介质接触,对表1,应以各检温计中读数的最高者(不可靠的读数除外)确定温升或温度是否符合要求;而对表2和表3,则可用各检温计读数的平均值。 对每槽有两个或两个以上线圈边的绕组,应按5.2.5.1条的要求埋置检温计;当每槽只有一个线圈边或要求测量线圈端部温度时,应分别按5.2.5.2和5.2.5.3条的要求埋置检温计,但此时用埋置检温计所测得的温升或温度不能作为确定电机的定额是否符合本标准的依据。 5.2.5.1 每槽有两个或两个以上线圈边时检温计的布置 检温计应位于槽内两个绝缘线圈边之间预计的最热点处。 5.2.5.2 每槽具有一个线圈边时检温计的布置 埋置于槽内的检温计应位于槽楔和绕组绝缘外层之间预计的最热点处。 5.2.5.3 线圈端部检温计的布置 检温计应埋置于线圈端部两个相邻线圈边之间预计为最热点处。检温计的热敏点应与线圈边的表面紧密接触并与冷却介质隔绝。 5.2.6 用温度计法确定绕组温升 用此法测量温度时,应将温度计贴附于电机绕组可接触到的表面,以测出接触点表面的温度。被测点与温度计的热传导应尽可能良好,并用绝热材料覆盖,以减少热量的泄漏。 温度计法适用于既不能采用埋置检温计法又不能采用电阻法的场合。 温度计法亦适用于下列场合: a.当不能用电阻法确定温升时,例如对低电阻的换向极绕组和补偿绕组以及一般属于低电阻的绕组,特别对引线和接触电阻占总电阻相当大比例的绕组; b.旋转或静止的单层绕组; c.批量生产的电机在检查试验时的温升测量。 如果用户在电阻法或埋置检温计法的读数外还要求温度计法的读数,则温度计测得的电机最热点温升应由制造厂和用户协议,但在任何情况下不应超过下列数值: 对A级绝缘绕组—65K 对E级绝缘绕组—80K 对B级绝缘绕组—90K 对F级绝缘绕组—115K 对H级绝缘绕组—140K 5.2.7 电机断能停传后所测得读数的修正 5.2.7.1 用电阻法测量断能停滞不前转后的电机温度时,要求在温升试验结束就立即使电机停转。为了能足够迅速地获得可靠读数,需要有精心安排的操作程序和适量的试验人员。电机断能后能在如下给出的时间内测得第一点读数,则以读数计算电机的温升而不需外推至断能瞬间。 电机的额定功率(p)kW(或kVA) | 断能后间隔的时间S | 小功率电机 P≤50 50<P≤200 200<P≤5000 5000<P | 15 30 90 120 按专门协议 | 5.2.7.2 如在上述间隔时间内不能测得第一点读数,则应尽快测得它。以后每隔约1min读取一次读数,直至这些读数开始明显地从最高值下降为止。将测得的读数作为时间的函数绘成曲线,并根据电机的额定功率将此曲线外推至上述相应的间隔时间,所获得的温度即作为电机断能瞬间的温度。绘制曲线时,推荐采用半对数坐标,温度标在对数坐标轴上。如停转后测得的温度连续上升,则应取测得的温度最高值作为电机断能瞬间的温度。 5.2.7.3 对每槽只有一个线圈边的电机,如能在上述规定的时间内停转,则可采用电阻法。如电机在断能后至停转所需时间超过90s,而制造厂与用户事先有协议,则可采用叠加法(见5.2.2.4条)。 如电机断能后测得第一点读数的时间超过上述相应间隔时间的两倍,则5.2.7.2条所规定的方法只有在制造厂与用户取得协议后才能采用。 5.2.8 最大连续定额电机温升试验的持续时间 对最大连续定额的电机(S1工作制),温升试验应持续进行至热稳定。如有可能,对电机在运行时和停机后的温度都应测量。 5.2.9 非最大连续定额电机温升试验的持续时间 5.2.9.1 短时定额(S2工作制) 试验持续时间即为该定额所规定的时限。试验开始时电机应为实际冷状态。 试验结束时,温升应不超过5.3.1.3条所规定的限值。 5.2.9.2 周期工作定额(S3~S8工作制) 将断续负载,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联成直线,其梯度应小于每小时2k。如有必要,应一段时间内以适当的时间间隔进行测量。在最后一个运行周期内,产生最大热量时间一半时的温升应不超过表1的限值。 5.2.9.3 非周期工作定额(S9工作制) 温升试验应以制造厂拟定的等效连续定额按5.2.8条进行。在拟定等效连续额定时,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。 5.2.10 S9工作制电机等效热时间常数的确定 电机的等效热时间常数(通风应保持在正常运行状态)可近拟地确定电机的温度变化过程。此常数可用按5.2.7.2条绘制的电机冷却曲线求得,其值为电机从断能瞬间到冷却曲线上温度相应于电机温升一半的一点所需时间的1.44倍(即1/1h2)。 如电机的热时间常数多于一个(例如直流电机的电枢绕组、磁场绕组和换向极绕组的时间常数均不相同),则所有时间常数都应考虑,但应采用其中最可能导致危险温度的时间常数来确定温升。 5.2.11 轴承温度的测量方法 轴承温度可用温度计法或埋置检温计法进行测量。测量时,应保证检温计与被测部位之间有良好的热传递,例如,所有气隙应以导热涂料填充。测量位置应尽可能靠近下面规定的测点A或B。 轴承类别 | 测点 | 测点位置 | 球轴承或 滚子轴承 | A | 位于轴承室内,离轴承外圈1)不超过10mm处2) | B | 位于轴承室外表面,尽可能接近轴承外圈 | 滑动轴承 | A | 位于轴瓦3)的压力区,离油膜间隙1)不超过10mm处2) | B | 位于轴瓦的其他位置 | 注:测点A与B之间在以及这两点与轴承最热点之间存在温度差,其值与轴承尺寸有关。对压入式轴瓦的套筒轴承和内径小于150mm的球轴承或滚子轴承,A与B之间的温度差可忽略不计。对更大的轴承,A点温度比B点温度约高15k。 1)测点离轴承外圈或油膜间隙的距离,是从温度计或埋置检温计的最近点算起。 2)对“外转子”电机,A点位于离轴承内圈不超过10mm的静止部分,B点位于静止部分的外表面,尽可能接近轴承内圈。 3)轴瓦是支承轴衬材料的部件,将轴衬压入或用其他方法固定于轴承室外内,压力区是承受转子重量和径向负载(例如皮带驱动所产生的)等综合力的圆周部分。 5.3 温度和温升限值 5.3.1 温度和温升的限值表 表1规定了空气冷却电机在海拔不超过1000m、环境温度不超过40°C的条件下以额定功率运行时,从运行地点的环境空气温度起算的温升限值。 表2规定了氢外冷电机从氢气在冷却器出口处的温度起算的温升限值,氢气在冷却器出口处的温度应不超过40°C(参见5.1.2.2及5.1.2.3条) 表3规定了气体或液体直接冷却电机有效部分的温度限值。 注:表1~3中,T表示温度计法,R表示电阻法,E表示埋置检温计法。 5.3.1.1 如电机中的各个绕组采用不同的冷却方法时,则每一绕组的温度或温升的限值应符合相应限值表的规定。 5.3.1.2 各种不同绝缘等级绕组的温度或温升限值,应符合相应限值表中按不同绝缘等级所规定的数值。表中没有规定C级绝缘的数值。 5.3.1.3 对额定输出小于5000kW(或kVA)的短时定额电机,其温升限值允许较表1规定的数值高10K。 5.3.1.4 对属于表1或表2范围内采用水冷冷却器的电机,温升应从初级冷却介质在冷却器出口处的温度起算(参见5.1.2.2及5.1.2.3条),此限值表应用于冷却器出口处的初级冷却介质温度不超过40°C的情况。 如制造厂与用户协商同意,温升也可从水冷冷却器的进水水温起算,如进水温度不超过25°C。表1或表2所列的温升限值可增加10K。必要时,应按5.3.4条有关海拔和最高冷却介质温度的规定修正温升限值。此外,如双方同意按5.3.4.4条修正温升限值,可将规定的最高水温加上15K,按此数值从图10的曲线上读出修正值,再加上10K。 运行地点最高环境温度或冷却介质温度°C 图10 最高环境空气温度或初级冷却介质温度与规定不同时温升限值的修正 5.3.1.5 对以S9工作制为基准的非周期工作定额的电机,在运行期间温升允许偶然超过表1的限值。 5.3.2 额定电压超过11kV定子绕组的温升限值 5.3.2.1 空冷电机 对额定电压超过11kV、完全绝缘的定子绕组,表1规定的温升限值应减去如下数值: a.11kV以上至17kV,每1kV(或不足1kV)为1.5k(用温度计法)或1K(用检温计法)。 b.17kV以上,每1kV(或不足1kV)在减a项数值之后再减0.5K(用温度计法或检温计法)。 5.3.2.2 氢外冷电机 对额定电压超过11kV的定子绕组,表2规定的温升限值应减去如下数值: a.11kV以上至17kV,每1kV(或不足1kV)为1K。 b.17kV以上,每1kV(或不足1kV)在减a项数值之后再减0.5K。 5.3.3 轴承的容许温度 当采用5.2.11条中的测点A进行测量时,轴承的容许温度为: 滑动轴承(出油温度不超过65°C时)为80°C 滚动轴承(环境温度不超过40°C时)为95°C 表1 用空气间接冷却的电机的温升限值(K) 项 号 | 电 机 的 部 件 | 绝 缘 等 级 | A级 | E级 | B级 | F级 | H级 | T | R | E | T | R | E | T | R | E | T | R | E | T | R | E | 1 | a.功率为5000kW(或kVA)及以上电机的交流绕组 b.功率为200kW(或kVA)但小于5000kW(或kVA)电机的交流绕组 c.功率为200kW(或kVA)及以下电机的交流绕组,但本项的d和e除外2) d.功率小于600/W(或VA)电机的交流绕组2) e.不带风扇自冷式(IC40)电机的交流绕组或囊封式绕组2) | - - - - - | 60 60 60 65 65 | 651) 651) - - - | - - - - - | - 75 75 75 75 | - - - - - | - - - - - | 80 80 80 85 85 | 851) 901) - - - | - - - - - | 100 105 105 110 110 | 1051) 1101) - - - | - - - - - | 125 125 125 130 130 | 1301) 1301) - - - | 2 | 带换向器的电枢绕组 | 50 | 60 | - | 65 | 75 | - | 70 | 80 | - | 85 | 105 | - | 105 | 125 | - | 3 | 用直流励磁的交流和直流电机的磁场绕组,但项4项除外 | 50 | 60 | - | 65 | 75 | - | 70 | 80 | - | 85 | 105 | - | 105 | 125 | - | 4 | a.用直流励磁绕组嵌入槽中的圆柱形转子同步电机的磁场绕组,但同步感应电动机除外 b.多层的直流电机静止磁场绕组 c.交流和直流电机的低电阻磁场绕组以及多层的直流电机的补偿绕组 d.表面裸露或仅涂清漆的交流和直流电机的单层绕组以及直流电机的单层补偿绕组3) | - 50 60 65 | - 60 60 65 | - - - - | - 65 75 80 | - 75 75 80 | - - - - | - 70 80 90 | 90 80 80 90 | - 90 - - | - 85 100 110 | 110 105 100 110 | - 110 - - | - 105 125 135 | 135 125 125 135 | - 135 - - | 5 | 永久短路的绝缘绕组4) | 60 | - | - | 75 | - | - | 80 | - | - | 100 | - | - | 125 | - | - | 6 | 永久短路的无绝缘绕组 | 这些部件的温升,在任何情况下不应使其本身或邻近的绝缘或其他材料有损坏危险的数值出现 | 7 | 不与绕组接触的铁心及其他部件 | 8 | 与绕组接触的铁心及其他部件 | 60 | - | - | 75 | - | - | 80 | - | - | 100 | - | - | 125 | - | - | 9 | 开启或封闭的换向器和集电环6) | 60 | - | - | 70 | - | - | 80 | - | - | 905) | - | - | 1006) | - | - | 注:1)对高压交流绕组的修正可适用于这些项目(见5.3.2条)。 2)对额定功率为200kW(或kVA)及以下电机的A、E、B和F级绝缘绕组,用叠加法测量时限值可比表中用电阻法的限值提高5K。 3)对多层绕组,如下面的各层都与循环的初级冷却介质接触,也包括在内。 4)温度计可用热敏试验带取代。 5)项9中的温升限值,只有在换向器或集电环采用了与限值相适应的绝缘时才是允许的。但如换向器或集电环与绕组靠近,则他们的温升应不超过邻近绕组所采用绝缘等级的限值,温升只限于用膨胀式温度计测得,当采用热电偶或电阻温度计时,温升限值应由制造厂与用户协议,此时对功率为600W(或VA)及以下的电机,A、E和B级温升限值可提高5K;F和H级可提高10K。 6)若采用90K或更高的温升时,对电刷材料的选择需特别注意。 表2 氢外冷电机的温升限值(K) 项 号 | 电 机 的 部 件 | 绝 缘 等 级 | A级 | E级 | B级 | F级 | H级 | T | R | E | T | R | E | T | R | E | T | R | E | T | R | E | 1 | a.功率为5000kW(或kVA)及以上或铁心长度为1m及以上电机的交流绕组氢气绝对压力1) ≤150kPa >150~200kPa >200~300kPa >300~400kPa >400~500kPa >500~600kPa >600~700kPa | - - - - - - - | - - - - - - - | - - - - - - - | - - - - - - - | - - - - - - - | - - - - - - - | - - - - - - - | - - - - - - - | 802) 752) 702) 652) 622) 602) 602) | - - - - - - - | - - - - - - - | 1002) 952) 902) 852) 822) 802) 802) | H级的温升限值由制造厂与用户协议 | 2 | a.功率小于5000kW(或kVA)或铁心长度为1m的电机的交流绕组 b.交流和直流电机的直流磁场绕组,但项3和项4除外 c.带换向器的电枢绕组 | - - | 60 60 | 602)- | - - | 75 75 | 752)- | - - | 80 80 | 802) - | - - | 100 100 | 1002) - | 3 | 用直流励磁的汽轮发电机的磁场绕组 | - | - | - | - | - | - | - | 85 | - | - | 105 | - | 4 | a.补偿绕组和多层的低电阻的磁场绕组 b.表面裸露或仅涂清漆的单层绕组3) | - - | 60 65 | - - | - - | 75 80 | - - | - - | 80 90 | - - | - - | 100 110 | - - | 5 | 永久短路的绝缘电组 | | 6 | 永久短路的无绝缘绕组 | 这些部件的温升,在任何情况下不应使其本身或邻近的绝缘或其他材料有损坏危险的数值出现 | 7 | 不与绕组接触的铁心及其他部件 | 8 | 与绕组接触的铁心及其他部件 | 60 | - | 60 | 75 | - | 75 | 80 | - | 80 | 100 | - | 100 | | 9 | 开启或封闭的换向器和集电环4) | 60 | - | - | 70 | - | - | 80 | - | - | 805) | - | - | 注:1)只有这一项的温升限值取决于氢气压力。 2)对高压交流绕组的修正可适用于这些项目(见5.3.2条)。 3)对多层绕组,如下面的各层都与循环的初级冷却介质接触,也包括在内。 4)项9中的温升限值只有在换向器或集电环采用了与限值相适应的绝缘时,才是允许的。但如换向器或庥电环与绕组靠近,则它们的温升应不超过邻近绕组所采用绝缘等级的限值。温升只限于膨胀式温度计测得,当采用热电偶或电阻温度计时,温升限值应由制造厂与用户协议。 5)若采用90K或更高的温升时,对电刷材料的选择需特别注意。 表3 内冷式电机及其冷却介质温度限值(°C) 项 号 | 电 机 的 部 件 | 绝 缘 等 级 | A级 | E级 | A级 | F级 | H级 | T | R | E | T | R | E | T | R | E | T | R | E | T | R | E | 1 | 在直接冷却有效部分的出口处的冷却介质 a.气体 b.水或油 c.其他液体 | 制造厂与用户协议 | 110 85 | - - | 110 85 | 130 85 | - - | 130 85 | H级的 温度限 值由制 造厂与 用户协议 | 制造厂与用户协议 | 2 | 交流绕组 a.气冷 b.液冷 | - | 120 | 1201) | - | 140 | 1401) | 3 | 汽轮发电机的磁场绕组 a.用气体冷却,通过以下数量的气体出口通道而离开转子的2) 1和2 3和4 6 8及以上 b.液冷 | - - - - | 100 105 110 115 | - - - - | - - - - | 115 120 125 130 | - - - - | 3) | 4 | 用直流励磁的交流和直流电机的磁场绕组,但项3除外 a.气冷 b.液冷 | - | 130 | - | - | 150 | - | 3) | 5 | 永久短路的绝缘绕组 | 这些部件的温度,在任何情况下不应使本身或邻近的绝缘或其他材料有损坏危险的数值出现 | 6 | 永久短路的无绝缘绕组 | 7 | 不与绕组接触的铁心及其他部件 | 8 | 与绕组接触的铁心及其他部件 | | 120 | - | - | 140 | - | - | | 9 | 开启或封闭的换向器或集电环4) | 120 | - | - | 1305) | - | - | 注:1)应注意用ETD法所测得的温度并不表示定子绕组最热点的温度,如冷却介质的最高温度符合项1的规定,则能保证最热点温度不会过高。定子绕组的温度限值是用于保护绝缘不致受铁心的影响而过热,埋置检温计测得的温度可用于监视定子绕组冷却系统的运行。 2)转子通风是以转子全长径向出口通道的数量分级的。端部绕组的冷却介质输出口特通道按每端一个计算。两处反方向的轴向冷却介质流的共同出口作为两个通道计算。 3)如冷却介质最高温度符合项1的规定,则能保证绕组最热点温度不会过高。 4)项9中的温度限值只有在换向器或集电环采用了与限值相适应的绝缘时,才是允许的。但如换向器或集电环与绕组靠近,则它们的温度不超过邻边绕组所采用绝缘等级的限值,温度只限于用膨胀式温度计测得,当采用热电偶或电阻温度计时,温度限值应由制造厂与用户协议。 5)若采用130°C或更高的温度时,对电刷材料的选择需特别注意。 对大型汽轮发电机的轴承和立式安装的大型电机的推力轴承、导轴承或其他特殊轴承,其容许温度可在该类型电机的标准中另行规定。 5.3.4 运行条件与规定不同时温升限值的修正 属表1范围内用空气间接冷却的电机,如运行地点的海拔和环境空气温度与第4.1条的规定不同时,以及用水冷冷却器的电机、如初级冷却介质的实际最高温度与第4.1条的规定不同时,表1规定的温升限值应按如下规定作修正: 5.3.4.1 如最高环境温度为40°C且海拔不超过1000m时,表1规定的温升限值不作修正。 5.3.4.2 如指定的最高环境温度或实际最高冷却介质温度超过60°C或低于0°C,温升限值应由制造厂和用户协议规定。 5.3.4.3 如指定的最高环境温度或实际最高冷却介质温度在40°C至60°C之间时,表1规定的温升限值应减去环境温度超过40°C的数值,参见图10。 5.3.4.4 如指定的最高环境温度或实际最高冷却介质温度在0°C和40°C之间时,温升限值一般不增加;然而在制造厂与用户之间协议后允许增加,但不应超过指定的最高环境温度(或实际最高冷却介质温度)减去40°C的差值,最大为30K,参见图10。 5.3.4.5 如电机指定在海拔1000m至4000m之间使用、而最高环境温度未作规定时,则认为由于海拔升高所引起的冷却效果的降低可由最高环境温度相应地降低可由最高环境温度相应地降低得到补偿,因此表1规定的温升限值不作修正。所指定的海拔和得以补偿的环境温度应按第10.2条的规定标于铭牌上。 设1000m以上每100m所需的环境温度降低补偿值按温升限值的1%折算,则运行地点得以补偿的假定最高环境温度(以最高环境空气温度为40°C,海拔不超过1000m为基准)如表4所示,这些数值适用于表1中项1b和项1c。 表4 海 拔 高 度 m | 温 度°C | 绝 缘 等 级 | A | E | B | F | H | 1000 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 2000 | 34 | 33 | 32 | 30 | 28 | 3000 | 28 | 26 | 24 | 19 | 15 | 4000 | 22 | 19 | 16 | 9 | 3 | 5.3.4.6 当电机运行地点超过海拔4000m时,温升限值应由制造厂和用户协议确定。 5.3.5 试验地点的海拔或环境温度与运行地点不同时温升限值的修正 表1规定的空气间接冷却电机的温升限值由于试验地点与运行地点间的海拔上的差别,或由于运行地点所指定的或实际的最高冷却介质温度与试验地点冷却介质温度上的差别,应进行修正。 5.3.5.1 试验地点的海拔与运行地点的海拔(均不超过4000m)不同时,表1规定的温升限值应按如下修正(如有需要,应先按5.3.2和5.3.4修正): 如运行地点的海拔高于试验地点,温升限值应按两者的海拔差进行修正,如无其它规定,每100m减少1%,计算海拔差时,低于1000m的海拔均算作1000m。如试验地点的海拔高于作用地点,温升限值亦按上述规定修正,但每100m应增加1%。如制造厂认为增加后的温升加上试验地点的环境温度导致电机温度过高,则应与用户协议解决。 5.3.5.2 试验地点的环境温度与运行地点指定的最高环境温度或与5.3.4.5条所规定的温度不同时,则表1规定的温升限值应修正如下: 如两得的差值不大于30K,温升限值不作修正。 如试验地点的环境温度低于(或高于)运行地点所指定的最高环境温度在30K以上时,则温升限值应按上述有关条修正后再减去(或加上)一百分数,其数值为两者差值的1/5。 5.3.6 试验时考虑氢气纯度对温度限值的修正 对于氢外冷或氢内冷的电机,如试验时氢气纯度与第4.1.3条规定的纯度98%虽有差异,但如在95%~100%之间,则温升或温度限值不作修正。 6 介电性能试验 电机的介电性能试验包括测量绝缘电阻、对地和匝间绝缘耐电压试验。 6.1 绕组的绝缘电阻 电机绕组的绝缘电阻在热状态时或温升试验后应不低于(2)式所求得的数值: R=U/1000+P/100 (2) 式中:R——电机绕组的绝缘电阻,MΩ; U——电机绕组的额定电压,V; P——电机的额定功率,直流电机及交流电动机,kW;交流发电机,kVA;调相机,kvar。 6.2 对地绝缘耐电压试验 试验只对装配完成、各部件处于正常工作状态下的新电机进行。试验应在制造厂内进行。 6.2.1 耐电压试验的一般要求 试验前应先测定绕组的绝缘电阻。在冷状态下测量和绝缘电阻,按绕组的额定电压计算应不低于1MΩ/kV。如需进行超速、偶角过电流或短时过转矩及短路机械强度试验时,本项试验应在这些试验后进行。如需进行温升试验时,则本项试验应在温升试验后立即进行。 试验应在电机静止状态下进行,但对汽轮发电机的转子绕组则应在额定转速下进行。 试验时,电压应施加于绕组与机壳之间,其他不参与试验的绕组和铁心均应与机壳连接,对额定电压在1kV以上的多相电机,若每相的两端均单独引出时,试验电压施加于每相(两端并接)与机壳之间,此时其他不参与试验绕组和铁心均应与机壳连接。 6.2.2 试验电压和时间 试验电压的频率为50Hz,波形尽可能接近正弦波,其数值应按表5的规定。 试验时,施加的电压应从不超过试验电压全值的一半开始,然后以不超过全值的5%均匀地或分段地增加至全值,电压自半值增加至全值的时间应不少于10s。全值电压试验时间应持续1min。 对额定电压为660V及以下大批连续生产的电机进行检查试验时,允许用表5规定试验电压数值的120%、历时1s的试验代替。试验电压用试棒施加。 表5 项 号 | 电 机 或 部 件 | 试 验 电 压(有效值) | 1 | 功率小于1kW(或1kVA)且额定电压低于100v电机的绝缘绕组,但4~8项除外 额定电压为36v及以下由独立电源(如蓄电池或干电池等)供电的电动机 | 500V+2倍额定电压 由该类型产品标准规定 | 2 | 功率小于10000kW(或10000kVA)电机的绝缘绕组,但1和4~8项除外2) | 1 000V+2倍额定电压,但最低为1500V1) | 3 | 10000kW(或10000kVA)及以上电机的绝缘绕组,但4~8项除外2) 额定电压U1) | | 4 | 24 000V及以下 24 000V以上 直流电机的他励磁场绕组 | 1 000V+2倍额定电压 按专门协议 1 000V+2倍最高额定励磁电压,但最低为1 500V | 5 | 同步发电机、同步电动机及同步调相机的磁场绕组 a.额定磁励电压为: 500V及以下 500V以上 b.当电机起动时,磁场绕组短路或并联一小于绕组电阻10倍的电阻 c.当电机起动时,磁场绕组并联一等于或大于绕组电阻10倍的电阻或磁场绕组开路并带(或不带)磁场分段开关 | 10倍额定励磁电压,但最低为1 500V 4 000V+2倍额定励磁电压 10倍额定励磁电压,但最低为1 500V,最高为3 500V 1 000V+2倍最高电压的有效值(此电压在规定的起动条件下出现于磁场绕组的线端间,当磁场绕组分段时则出现于任一段的线端间)、但最低为1 500V3) | 6 | 非永久短路例如用电阻起动的异步电动机或异步结构的同步电动机的次级(通常为转子)绕组 a.不可逆转或仅在停止后才可逆转的电动机 b.在运转时将电源反接而使逆转或制动的电动机 | 1 000V+2倍静止时转子绕组开路电压,即当初级绕组施加额定电压时,在集电环间或次级绕组线端间测得的电压 1 000V+4倍静止时转子绕组开路电压(定义见本项a) | 7 | 励磁机(下列两种除外) a.同步电动机(包括异步结构的同步电动机)的励磁机,接地的或在超动时不与磁场绕组连接的 b.励磁机的他励磁场绕组 | 同与其所连接的绕组 1 000V+2倍励磁机额定电压,但最低为1 500V 同第4页 | 8 | 成套设备 | 应尽量避免重复以上1~7项的试验。但如对新的成套设备作试验,而其每一组件已事先通过耐电压试验,则试验电压应为成套装置任一组件中最低试验电压的80%4) | 注:1)对有一个共同出线端的两相绕组,公式中的额定电压应为运行时任意两个端线之间所出现的最高电压有效值。 2)当电机的绕组具有分级绝缘时,试验应按专门协议。 3)在规定的起动条件下,磁场绕组或其分段的线端间所产生的电压,可适当降低电源电压进行测量,再将测得的电压按规定的起动电压与降低的电压之比来折算。 4)对一台或多台电机作电连接的绕组,其电压应为绕组对地实际存在的最高电压。 6.2.3 重复耐电压试验和重绕绕组试验 电机在验收时应不重复进行本项试验,但如用户提出要求,允许再进行一次试验,试验电压应不超过表5所规定的80%。如有需要,在试验前应将电机烘干。 对完全重绕的绕组,应与新电机一样用全值电压作试验。 对绕组部分重绕的电机,试验电压应不超过表5规定的75%。试验前,应对未重绕的部分进行清洁和干燥。 对拆装清理过的电机,在清洁干燥后用1.5倍的额定电压作试验,但对额定电压为100V及以上的应不少于1000V;额定电压为100V以下的应不少于500V。 6.3 匝间绝缘试验 多匝线圈或绕组应进行匝间冲击耐电压试验,以考核绕组匝间绝缘承受冲击过电压的能力。试验要求应在各类型电机标准中规定,试验方法按有关标准。 7 其他特性 7.1 偶然过电流 注:(1)本条规定是为了使电机能与控制和保护装置相匹配。 (2)电机绕组的发热效应近似地随电流平方与时间的乘积而变化,当电流超过额定值时绕组的温升将增加。因此,除非制造厂与用户之间另有协议,本条所规定的过电流运行在电机的整个使用期内只能短暂地发生少数几次。 (3)对既能作发电机运行又能作电动机运行的交流电机,其偶然过电流倍数应由制造厂与用户商定。 7.1.1 交流发电机的偶然过电流 额定输出在1 200MVA及以下的交流发电机应能承1.5倍额定电流,历时不少于30s。 额定输出在1 200MVA以上的交流发电机应能承受1.5倍额定电流,持续时间应由制造厂和用户协议,但历时不少于15s。 7.1.2 交流电动机(不包括换向器电动机)的偶然过电流 额定输出在315kW及以下、额定电压在1kV及以下的三相交流电动机,应能承受1.5倍额定电流历时不少于2min。 额定输出在315kW以上的三相电动机和单相电动机,其偶然过电流不予规定。 7.1.3 直流电机和交流换向器电动机的偶然过电流 直流电动机、直流发电机以及交流换向器电动机,在最高满磁场转速(发电机为额定转速)和相应的电枢电压下,应能承受1.5倍额定电流,历时不少于1min。 对大型电机,过电流时间经制造厂和用户取得协议后可以缩短,但应不少于30s。 7.2 短时过转矩 7.2.1 多相异步电动机和直流电动机(7.2.2条的电动机除外) 任何工作制和结构型式的电动机,在热状态和在逐渐曾加转矩的情况下应能承受1.6倍额定转矩、历时15s而不发生转速突变,停转或有害变形。此时,电压和频率(对异步电动机)应维持在额定值。直流电动机过转矩可用相应的过电流代替。 S9工作制的电动机应能承受按工作制规定的短时过转矩。 注:可利用按5.2.10条求得的等效热时间常数来近似地确定因电流损耗而引起的温度变化。此外,对换向器电动还应注意换向能力的限度。 7.2.2 专门用途的异步电动机 对特殊设计使堵转电流小于4.5倍额定电流的笼型异步电动机,过转矩可低于1.6倍额定转矩,但应不低于1.5倍额定转矩。 对具有特殊起动特性(如在变频下使用)的异步电动和高转矩要求(例如起重)的专门用途电动机,其过转矩能力应由制造厂和用户协议。 7.2.3 多相同步电动机 任何工作制的多相同步电动机在热状态下应能承受下列规定的过转矩,历时15s而不失去同步及发生有害变形,此时电压、频率及励磁应维持在相当于额定负载时的数值。对采用自动励磁的同步电机,亦应能承受下列规定的过转矩,此时励磁装置应处于正常运行状态。 同步感应(绕线转子)的电动机 1.35倍额定转矩 圆柱形转子同步电动机 1.35倍额定转矩 凸极同步电动机 1.50倍额定转矩 7.2.4 其他电动机 单相电动机、换向器电动机及其他电动机过转矩的数值,应在该类型电动机的标准中规定。 7.3 最小转矩 如无其他规定,笼型异步电动机在额定电压下的最小转矩应不低于下列规定。 7.3.1 单速三相电动机 额定功率小于100kW者,为0.8倍额定转矩和0.5倍堵转转矩。 额定功率为100kW及以上者,为0.3倍额定转矩和0.5倍堵转转矩。 7.3.2 单相和多速三相电动机 其最小转矩应不低于0.3倍额定转矩。 7.4 超速 各类型电机应能承受如表6所规定的超速,持续时间为2min。 超速试验后,如无永久性的异常变形和不产生妨碍电机正常运行的其它缺陷,且转子绕组在试验后能满足耐电压试验的要求时,则应认为合格。 叠片转子辐板和用楔或螺栓等固定的叠片磁极,在超速试验后在直径上产生的永久性微小变形,不应作为影响电机正常运行的异常变形。 当由水轮机驱动的同步发电机投入运行试验时,应将电机驱动至超速保护装置动作的转速,以检验在该转速下平衡是否良好。 7.5 同步电机的不平衡负载 如无其他规定,三相同步电机应能在不对称的系统中连续运行。该系统的任一相电流均不超过额定电流(In)且负序电流分量(I2)',与额定电流之比(标么值)不超过表7规定的数值,而在发生故障的情况下,应能在(I2/In)2和时间t(s)的乘积不超过表7所规定的数值下运行。 表6 超速 项号 | 电 机 类 型 | 超 速 要 求 | 1 | 交流电机(本项a到c除外) a.水轮发电机及与其直接连接(电的或机械的)的所有辅助电机 b.在某些情况下可被负载驱动的电机 c.串励和交、直流两用电动机 | 1.2倍最高额定转速 如无其他规定即为机组的飞逸转速,但应不低于1.2倍最高额定转速。 机组的飞逸转速,但应不低于1.2倍最高额定转速。 1.1倍额定电压下的空载转速;对不能和负载分离的电机,空载转速是指最轻负载时的转速 | 2 | 直流电机 a.并励或他励电机动 b.转速调整率为35%或以下的复励电动机 c.串励电动机和转速调整率大于35%的复励电动机 d.永磁电动机 e.发电机 | 1.2倍最高额定转速或1.15倍空载转速,二者取较高者 1.2倍最高额定转速或1.15倍空载转速,二者取较高者,但应不超过1.5倍最高额定转速 1.1倍安全运行最高转速,该转速应由制造厂在铭牌上标明,但对能承受超速为1.1倍额定电压下空载转速的电动机不需标明 按本项a的规定,但如电动机具有一组串励绕组,则应按本项b或c的规定 1.2倍额定转速 | 7.6 短路电流 如无其它规定,同步发电机在额定电压下运行而各相同时短路时,短路电流的峰值应不超过额定电流峰值的15倍或其有效值的21倍。对于汽轮发电机,应在该类型电机的标准中规定。 短路电流峰值可能过计算或在50%额定电压或稍高的电压下作试验获得。 7.7 交流电机的短路机械强度试验 交流电机的三相短路机械强度试验,仅在订货时用户提出明确要求的情况下才进行。如无其它规定,试验应在电机空载而励磁相应于1.05倍额定电压下进行,短路共历时3s。 若考虑发电机和电网间变压器的阻抗,经制造厂和用户协议,试验电压可以降低。也可经过协议,在具有过励设备的安装现场进行试验。 试验后如不产生有害变形且能承受耐电压试验,则认为合格。 7.8 短时升高电压试验 电机在进行本项试验后应不发生故障。 水轮发电机和汽轮发电机应进行本项试验,试验要求可在该类型电机的标准中规定。 其他各类型电机是否需要进行本项试验,应在该类型电机的标准中规定。试验要求应按照7.8.1~7.8.3条的规定。 表7 同步电机的不平衡运行条件 项号 | 电 机 型 式 | 连续运行时的 I2/In最大值 | 故障运行时的 (I2/In)2t最大值 | 1 2 8 4 | 凸极电机: 间接冷却 电动机 发电机 同步调相机 直接冷却(内冷)的定子和磁场 电动机 发电机 同步调相机 圆柱型转子同步电机: 直接冷却的转子 空冷 氢冷 直接冷却(内冷)的转子 ≤350MVA >350~900MVA >900~1250MVA >1250~1600MVA | 0.1 0.08 0.1 0.08 0.05 0.08 0.1 0.1 0.08 ① ① 0.05 | 20 20 20 15 15 15 15 10 8 ② 5 5 | 注:①对该类电机,I2/In按下式计算: I2/In=0.08-Sn-350/3×104 ②对该类电机(I2/In)2t按下式计算: (I2/In)2t=8-0.00545(Sn-350) 式中:Sn为额定视在功率(MVA)。 7.8.1 试验电压 试验应在电机空载时进行。除下列规定外,试验的外施电压(电动机)或感应电压(发电机)为额定电压的130%。 对在额定励磁电流时的空载电压为额定电压130%以上的同步电机,试验电压应等于额定励磁电流时的空载电压。 对绕线转子三相异步电动机(大型二、四级电机除外)及交流三相换向器电动机,试验应在转子静止及开路时进行。 对四极以上的直流电机,升高电压试验时应使换向器相邻片间的电压不超过24V。 7.8.2 试验时间 除以下规定外,试验时间为3min。 对在130%额定电压下,空载电流超过额定电流的电机,试验时间可缩短至1min。 对强行励磁的励磁机,在强行励磁时的电压如超过130%额定电压,则试验应在强行励磁时的极限电压下进行,试验时间为1min。 7.8.3 试验的其他规定 提高试验电压至额定电压的130%时,允许同时提高频率或转速,但应不超过额定转速的115%或超速试验中所规定的转速。容许提高的转速值应在各类型电机标准中规定。 对磁路比较饱和的发电机,在转速增加至115%且励磁电流亦已增加至容许的限值时,如感应电压仍不能达到所规定的试验电压,则试验允许在所能达到的最高电压下进行。 8 换向 8.1 换向的火花等级 根据电刷下的火花程度和换向器及电刷的状态,换向的火花等级分为5级,按表8的规定。 一般用途的直流电机从空载(不允许空载的电机从1/4负载)到额定负载(对有正逆转要求的直流电机应测两个转向)的所有情况下,换向器上的火花等级应不超过I1/2级;在偶然过电流或短时过转矩(见7.1条和7.2条)时,火花应不超过2级;3级火花仅在直接起动(没有起动变阻器)或逆转的瞬间,且换向器及电刷的状态仍能适用于以后的工作时允许出现。 交流转向器电机的火花等级应在该类型电机的标准中规定。 8.2 换向试验 如电机需进行温升试验,换向试验应在温升试验后立即进行,试验的持续时间应在该类型电机的标准中规定。 8.2.1 电刷在换向器上的位置 除了需移动电刷调节转速或功率因数的电机(交流换向器电机)外,电刷在换向器上的位置从空载到过电流或过转矩的所有情况下,均应保持在制造厂所规定的位置上。 8.2.2 火花等级的确定 电机换向的火花等级一般按电刷下的火花程度确定,如表8所示。如所有电刷下的火花程度均匀,则可用一个等级表示;但如在其中一个电刷下面有较高一级的火花出现,则应按较高一级的火花等级确定。如电刷下的火花程度与同等级换向器及电刷的表面状态不一致时,应以换向器及电刷的表面状态作为确定火花等级的主要依据,必要时可延长试验时间再行确定。 9 容差 容差即实测值与标准中保证值的容许偏差,用以补偿由于正常范围内的原材料性能的不一致加工的偏差及测量的误差等不可避免的影响。 仅在各类型电机的标准中将表9所列电机定额中的各参量作为保证值时,才需要同时列出容差。如未规定更高的容差要求时,应按表9的规定。表9中的容差仅带一个符号时(如仅为"+"或仅为"-"),则反方向的容差不受限制。 表8 火花 等级 | 电刷下的火花程度 | 换向器及电刷的状态 | 1 | 无火花 | 换向器上没有黑痕及电刷上没有灼痕 | 1·1/4 | 电刷边缘仅小部分(约1/5至1/4刷边长)有断续的几点点状火花 | 1·1/2 | 电刷边缘大部分(大于1/2刷边长)有连续的、较稀的颗粒状火花 | 换向器上黑痕,但不发展,用汽油擦其表面即能除去,同时在电刷上有轻微灼痕 | 2 | 电刷边缘大部分或全部有连续的、较密的颗粒状火花,开始有断续的舌状火花 | 换向器上有黑痕,用汽油不能擦除,同时电刷上有灼痕;如短时出现这一级火花,换向器上不出现灼痕,电刷不烧焦或损坏 | 3 | 电刷整个边缘有强烈的舌状火花,伴有爆裂声音 | 换向器上黑痕较严重,用汽油不能擦除,同时电刷上有灼痕。如在这一火花等级下短时运行,则换向器上将出现灼痕,同时电刷将被烧焦或损坏 | 表9 项号 | 名 称 | 容 差 | 1 | 功率(n) a.间接法 额定功率在50kW及以下 额定功率在50kW以上 b.直接法 | -0.15(1-n) -0.10(1-n) -0.15(1-n)最少-0.007 | 2 | 总损耗(适用于50kW以上的电机) | 保证值的+10% | 3 | 异步电动机的功率因数(cosφ) | -(1-cosφ)/6,最少-0.02,最多-0.07 | 4 | 直流电机的转速(在额定负载及工作温度时) a.并励及他励直流电动机 b.串励直流电动机 c.复励直流电动机 | 折算到1000r/min的千瓦数 小于0.67 ±15% 0.67~2.5以下 ±10% 2.5~10以下 ±7.5% 10及以下 ±5% 小于0.67 ±20% 0.67~2.5以下 ±15% 2.5~10以上 ±10% 10及以上 ±7.5% 除非另有协议,按4b项 | 5 | 交流电机的转速或转差率(在额定负载及工作温度时) a.异步电动机的转差率 1kW(或kVA)及以上 1kW(或kVA)以下 b.有并励特性的交流电动机的转速 | 保证值的±20% 保证值的±30% 在最高转速时为同步转速的-3% 在最低转速时为同步转速的+3% | 6 | 并励或他励直流发电机在特性曲线上任一点的固有电压调整率 | 该点保证值的±20% | 7 | 复励发电机的固有电压调整率(对交流发电机应在额定功率因数下) | 保证值的±20%,最小为额定电压的3%(在空载和满载电压保证值的两点间作一直线,在任何负载下测得的电压与此直线上同一负载下电压相比的最大偏差应在此容差范围内) | 8 | 具有短路转子和用规定设备起动的笼型异步电动机的堵转电流 | 保证值的±20% | 9 | 在规定条件下,交流发电机的短路电流峰值 | 保证值的±30% | 10 | 在规定的励磁下,交流发电机的稳态短路电流 | 保证值的±15% | 11 | 交励和复励直流电动机的转速调整率(从空载到额定负载) | 保证值的±20%,最小为额定转速的±2% | 12 | 异步电动机的堵转转矩 | 保证值的-15%,+25%(正容差仅在用户有需要时才作规定) | 13 | 异步电动机的最大转矩 | 保证值的-10%,但计及容差后应不小于第7.2条的规定 | 14 | 转动惯量 | 保证值的+10或-10% | 15 | 同步电动机的堵转转矩 | 保证值的-15%,+25%(正容差仅在用户有需要时才作规定) | 16 | 同步电动机的失步转矩 | 保证值的-10%,但计及容差后应不小于第7.2条的规定 | 17 | 同步电动机的堵转电流 | 保证值的+20% | 18 | 异步电动机的最小转矩 | 保证值的-15% | 19 | 同步电动机的标称牵入转矩 | 保证值的-15% | 10 铭牌及标志 10.1 铭牌的装置 每台电机必须在机座的明显位置上牢固地装有制造厂表时电机额定数据及其他必要事项的铭牌。制造铭牌的材料及刻划方法,应能保证字迹在电机的整个使用时期内不易磨灭。 如铭牌装在机座上有困难时,允许装在电机的其他明显位置上,但应另在机座上标明制造厂的出品编号。 10.2 铭牌上应表明的项目 a.电机名称; b.制造厂名或厂名标志; c.产品标准的编号; d.电机型号; e. 制造厂出品编号; f.接线法(在机座或其他位置上另有接线图的标牌时,铭牌上可不标明这一项目); g.绝缘等级(定转子采用不同绝缘等级时可用分数形式表示,以分子表示定子,以分母表示转子); 注:容许在铭牌上标志温升代替绝缘等级,但此时应同时标明冷却介质温度及温度测量方法。 h.定额类型或工作制类型(按3.1~3.4条标明,对连续定额可不必标明); i.外壳防护等级; j.冷却介质度温度或冷却器水温,(仅对按40°C以外的其他温度设计的电机才要标明,对按30°C以外的水温设计的电机则在冷却器的铭牌上标明); k.海拔(仅对按使用地点高于1000m设计的电机才要标明); l.转动惯量(Jm或Jcxt)或惯量矩GD2(仅对这一项目有要求的电机才要标明); m.重量。用千克(kg)或吨(t)表示(如附件及辅助设备与主机装在一起不易分者,应标明总重量,否则单独标明主机重量); n.额定负载时的气体压力及流量(仅对氢冷电机); o.出品年月; p.额定数据(各类型电机分别按10.3条的规定)。 10.3 铭牌上的额定数据 各类型电机应在铭牌上表明如下额定数据: 10.3.1 直流发电机和电动机 a.励磁方式; b.额定功率,瓦(W),千瓦(kW兆)或瓦(MW); c.额定电压,伏(V); d.额定电流,安(A); e.额定转速,转每分(r/min); f.额定励磁电压,伏(V)(仅对他励电机); g.额定励磁电流,安(A)(仅对他励电机); 10.3.2 同步发电机、电动机及调相机 a.相数; b.额定频率,赫(Hz); c.额定功率,伏安(VA)、瓦(W)或乏(var),千伏安(kVA)、千瓦(kW)或千乏(kvar),兆伏安(MVA),兆瓦(MW)或兆乏(Mvar); d.额定电压,伏(V); e.额定电流,安(A); f.额定功率因数; g.额定励磁电压或励磁机额定励磁电压,伏(V); h.额定励磁电流或励磁机额定励磁电流,安(A); i.额定转速,转每分(r/min); j.容许的超速(仅对汽轮和水轮发电机)。 10.3.3 异步电动机 a.相数; b.额定频率,赫(Hz); c.额定功率,瓦(W)、千瓦(kW)或兆瓦(MW); d.额定电压,伏(V); e.额定电流,安(A); f.额定功率因数; g.转子绕组开路电压,伏(V)(仅对绕线转子电机); h.额定转子电流,安(A)(仅对绕线转子电机); i.额定转速,转每分(r/min); 注:各类型电机因特殊需要,需对10.2条和10.3条表明的项目有所增减时,应在各类型电机的标准中规定。 10.4 旋转方向标志 除了绕组系永久性连接以至只能有一个旋转方向的电机以外,对只适合在一个旋转方向运行的电机,应在明显位置上设有指示旋转方向的标志。 11 波形畸变 11.1 波形要求 11.1.1 同步发电机和同步调相机的线电压波形正弦性畸变率应不超过如下数值: 额定功率在300kVA以上者 5% 额定功率在10到300kVA者 10% 额定功率在10kVA以下者 在该类型电机的标准中规定 11.1.2 连接于电网运行的300kW(或kVA)及以上的同步电机和同步调相机,为了降低输电线与邻近回路间的干拢,其线电压的电话谐波因数(THF)应不超过如下数值: 额定功率在5000kW(或kVA)以上者 1.5% 额定功率在1000kW(或kVA)到5000kW(或kVA)者 3% 额定功率在300kW(或kVA)到1000kW(或kVA)者 5% 如同步电机以特殊方式接于网络上(例如电机的中性点接地且不经变压器与网络连接),则其电话谐波因数的要求应由用户和制造厂协议。 11.2 波形试验 同步电机线电压波形应在开路和额定电压及额定转速的情况下测定。 11.2.1 波形正弦性畸变率的测定 畸变率可直接用仪表测定,也可以测出每一谐波数值然后按(3)式算出: (3) 式中:K——波形正弦性畸变率; u1——基波电压的有效值,也可采用线电压的有效值代替; un——n次谐波电压的有效值。 11.2.2 线电压电话谐波因数(THF)的测定 电话谐波因数可直接用仪表联同为此目的而专门设计的网络测定,也可测出每一谐波数值然后用(4)式算出,频率测量范围应包括从额定频率至5000Hz的全部谐波: (4) 式中:u——线电压的有效值; un——n次谐波电压的有效值; λn——相应于n次谐波频率的加权系数,不同频率的加权系数应从表10查出,图11的曲线供查取插入值用。 12 电压和输出的对应关系 交流电机的最小额定输出与额定电压的相应关系,一般应符合表11的规定。 表10 加权系数 频 率 Hz | 加权系数 | 频 率 Hz | 加权系数 | 频 率 Hz | 加权系数 | 16.66 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 | 1.17×10-6 4.44×10-5 1.12×10-3 6.65×10-3 2.23×10-2 5.56×10-2 0.111 0.165 0.242 0.327 0.414 0.505 0.595 0.691 0.790 0.895 1.000 1.10 1.21 1.32 1.40 1.46 1.47 1.49 1.50 1.53 1.55 | 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 | 1.57 1.58 1.60 1.61 1.63 1.65 1.66 1.68 1.70 1.71 1.72 1.74 1.75 1.77 1.79 1.81 1.82 1.84 1.86 1.87 1.89 1.90 1.91 1.93 1.93 1.94 1.95 | 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 | 1.96 1.96 1.97 1.97 1.97 1.97 1.97 1.94 1.89 1.83 1.75 1.65 1.51 1.35 1.19 1.04 0.890 0.740 0.610 0.496 0.398 0.316 0.252 0.199 0.158 0.125 0.100 | 表11 额定电压U kV | 最小额定输出 kW(kVA) | >2~3.3 >3.3~6.6 >6.6~11 | 100 200 1000 | 13 结构要求 13.1 接地端子 电机应具有连接保护导线或接地导线的装置,并用相应的符号或图形作标志。这一要求不适用于具有附加绝缘的电机、额定电压为42V及以下的电机或安装在具有附加绝缘的成套装置中的电机。 图11 加权曲线 对额定电压为42V以上但不超过1000V的交流电机或1500V的直流电机,接地导线端子应置于接线端子附近。如有接线盒时,则应置于接线盒内。对额定输出超过100kW的电机,应在机座上另装一个接地端子。 对额定电压超过1000V的交流电机或1500V的直流电机,应在机座上装有一个接地端子,例如一条扁铁;如用铠装电缆接线,接线盒内还应有供接电缆上导电铠甲的设施。 接地端子的设计,应保证与接地导线具有良好的电连接而不损坏导线或端子。对非运行回路内的其他可触及的导体部件,相互间以及与接地端子间应有良好的电连接。转轴不需要与接地端子作电连接。但如轴承是被绝缘的,且在事故状态下转轴和轴承的可触及部分可能产生危险的接触电压时,则例外。 当接地端子置于接线盒内时,接地导线应采用与相线相同的金属制成。 表12 相 线 截面积 | 接地导线或保 护导线的截面积 | 相 线 截面积 | 接地导线或保 护导线的截面积 | 4 6 10 16 25 35 50 70 | 4 6 10 16 25 25 25 35 | 95 120 150 185 240 300 400 | 50 70 70 95 120 150 185 | 当接地端子装在机座上时,接地导线可按协议用其他金属(例如钢)制成。这种情况下,接地端子设计应适当考虑接地导线的导电率。 设计接地端子时,应考虑与接地导线相配合,导线的截面积应符合表12的规定。如需用截面积大于表中尺寸的接地导线时,建议采用表中尽可能接近的其他尺寸。 对于其他的相线截面积,接地导线或保护导线的截面积应不小于: a.当相线截面小于25mm2时,同相线截面积; b.当相线截面积为25~50mm2时,为25mm2; c.当相线截面积大于50mm2时,为相线截面积的50%。 13.2 轴伸键 对轴伸上有键槽的电机,交货时应配合符合规定型式和长度的全键。 14 效率和损耗 14.1 概述 电机的效率是电机的有功输出功率和有功输入功率之比,通常用百分数表示。 效率的测定方法有直接法和间接法两种。 14.1.1 效率的直接测定法 测量被试电机的输出功率和输入功率以确定效率。 14.1.2 效率的间接测定法 测量和分析被试电机的损耗以确定效率。如无其他规定,效率的保证值应理解为用“间接法”测量得的效率。 14.2 用间接法测定效率时的总损耗 电机的总损耗是电机的有功输入功率和有功输出功率之差,用瓦(W)或千瓦(kW)表示。用间接法测定效率时,总损耗分为电机本身的损耗以及与电机与为一体并供电机专用辅助设备的损耗。 14.2.1 电机本身的损耗 14.2.1.1 恒定损耗 a.铁损耗(包括空载杂散损耗); b.轴承摩擦损耗; c.风耗; d.电刷摩擦损耗。 注:b、c和d统称为机械损耗。 14.2.1.2 负载损耗 a.电机工作绕组中的I2R损耗; b.电刷的电损耗。 14.2.1.3 励磁损耗 a.励磁绕组的I2R损耗(适用于直流及同步电机); b.集电环上电刷的电损耗。 14.2.1.4 杂散损耗(不包括空载杂散损耗) a.由于负载而在铁心和其他金属构件中所引起的损耗; b.由于负载电流所引起的磁通变化或因换向而在导线中所产生的损耗; c.因换向所引起的附加电刷损耗(适用于直流电机和交流换向器电机)。 14.2.2 辅助设备的损耗 下列各项损耗应计入被试电机的损耗中: a.供电机正常工作时作调节用的变阻器、调压装置以及永久连接而不作调节用的电阻、阻抗线圈、辅助变压器和其他类似的辅助设备中的损耗; b.被试电机所专用并由其本身驱动的励磁机、副励磁机、旋转整流器和起动用电动机的损耗,以及作为连接被试电机与励磁机用的齿轮或皮带的损耗; c.属于电机本身的轴承损耗,但不包括独水润滑系统中的损耗。如电机本身的轴承同时负担外加的机械负荷(如水轮发电机和蓄能电站泵用同步电机的推力轴承),则其损耗应单独列出并由制造厂另作规定。如无其他规定,应只计算由于电机转子所引起的损耗; d.被试电机所专用并由其本身驱动的通风机、水泵和油泵的损耗,但独立安装供被试电机用的通风机、水泵和油泵的损耗应不计入。 上述各种损耗的测定方法,按GB 1032《三相异步电动机试验方法》、GB 1311《直流电机试验方法》和GB 1029《三相同步电机试验方法》进行。 14.3 温度的换算 用直接法测定效率时,电机应达到热稳定状态,并将冷却空气温度换算到25°C。 用间接法测定效率时,电机各绕组的I2R损耗应换算到电机铭牌上标明的绝缘等级的基准工作温度时的数值,各绝缘等级的基准工作温度如下: A、E及B级 75°C F及H级 115°C 除绕组的I2R损耗外,其余损耗不作温度换算。 14.4 电刷电损耗的确定 此项损耗包括电刷I2R损耗、连接线I2R损耗和电刷接触损耗等三项,可近似地用通过电刷的电流乘一固定电压降而确定,此电压降值与电流无关;如无其他规定,每一极性(直流)或每相(交流)所有电刷的固定电压降按: 碳一石墨、石墨及电化石墨电刷 1V 金属石墨电刷 0.3V 14.5 杂散损耗的确定 在额定功率时各类电机杂散损耗应按下列办法确定。 14.5.1 同步电机 如无其他规定,用实测法确定杂散损耗。 14.5.2 直流电机 a.无补偿绕组——额定输入的1%(电动机) 额定输出的1%(发电机) b.有补偿绕组——额定输入的0.5%(电动机) 额定输出的0.5%(发电机) 当电机功率不等于额定值时,杂散损耗值应按电流平方成正比而进行修正。 对恒速电机,额定输入或额定输出是指最高额定电压及最大额定电流时的输入或输出。 对借调节外施电压改变转速的变速电动机,每一特定转速时的额定输入是指最大额定电流与该特定转速时的电压乘积。 对借助励磁改变转速的变速电动机,额定输入是指额定电压与最大额定电流的乘积。 对借助励磁保持恒压的变速发电机,额定输出是指额定电压与最大额定电流时的输出。 上列百分数是指在最低额定转速时的杂散损耗,在其他转速时应再乘以下列校正系数: 速比 1.5:1 2:1 3:1 4:1 系数 1.4 1.7 2.5 3.2 注:(1)如认为需要,直流电机的杂散损耗也可用输入输出法或回馈法求取。 (2)速比系指某一实际转速与连续运行的最低转速之比。对于未列出的转速比,其相应的校正系数可用插入法求取。 14.5.3 异步电动机 14.5.3.1 对中心高为630mm及以下的电动机,用实测法确定杂散损耗或用直接测定法确定功率。但如有必要,杂散损耗亦可按额定输入的0.5%,并在电动机的标准中规定。 14.5.3.2 对绕线转子异步电动机、交流换向器电动机和中心高大于630mm的笼型异步电动机,杂散损耗按额定输入的0.5%。 当电机的功率不等于额定值时,杂散损耗应按定子电流平方成正比而进行修正。 15 试验项目 本章所规定的是各种类型电机的检查试验和型式试验项目。各类型电机如有补充试验项目时,应在各类型电机的标准中规定。 15.1 检查试验和型式试验 检查试验是为了确定每台新装配完成的电机,在电或机械方面是否都符合其制造标准的要求而进行的试验。 型式试验,是为了确定电机是否符合其制造标准的要求,对电机的特性和参数进行全面考查而作的试验。凡遇下列情况之一者,应进行型式试验: a.新产品试制完成时; b.电机设计或工艺上的变更足以引起某些性能发生变化时,则应进行有关的型式试验项目; c.当检查试验结果与以前进行的型式试验结果产生不可容许的偏差时; d.各类型电机标准所规定的定期抽试。 15.2 试验的一般规定 电机在试验时应处于完全良好的状态。轴承、换向器及电刷等应平稳地工作;同时绕组的接法、冷却系统、外护罩以及电刷的安装位置等均应处于正常工作状态。所有试验项目应在制造厂内进行;对于大型或特殊电机的某些项目如不能在制造厂内进行时,在制造厂和用户双方取得协议后,可在安装地点进行或另作规定。 某些试验项目可仅在产品定型时进行,如电机的耐低温试验、耐湿试验和外壳防护试验等。 15.3 直流电机(发电机及电动机)的试验项目 15.3.1 直流电机的检查试验项目 a.绕组在实际冷状态下直流电阻的测定; b.绕组在实际冷状态下直流电阻的测定; c.空载特性的测定; d.额定负载试验(同时检查换向,试验时间在各类型电机的标准中规定); e.偶然过电流试验(同时检查换向); f.电动机的短时过转矩试验(同时检查换向); g.发电机的固有电压调整率或电动机的固有转速调整率的测定; h.超速试验; i.振动的测定; j.匝间冲击耐电压试验; k.短时升高电压试验(如已进行了j项试验,则本项试验可不再进行); l.耐电压试验。 以上的c、d、e、f、i和k项可根据需要仅列为型式试验项目。 15.3.2 直流电机的型式试验项目 除上述全部检查试验项目外,再增加下列项目。 a.温升试验(°C); b.效率的测定; c.有换向极电机的无火花换向区域的测定; d.噪声的测定; e.无线电干扰的测定; f..转动惯量的测定。 以上的e和f项可根据需要在该类型电机的标准中另作规定。 15.4 同步电机(发电机电动机及调相机)的试验项目 15.4.1 同步电机的检查试验项目 a.绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定(检查试验时可测量冷态绝缘电阻,但仍应保证热态绝缘电阻不低于本标准6.1条的规定); b.绕组在实际冷状态下直流电阻的测定; c.空载特性的测定; d.稳态短路特性的测定; e.励磁机试验(包括直流励磁机及交流励磁机,按励磁机所规定的试验项目进行); f.超速试验(对水轮发电机,此项试验在制造厂可不进行,但应根据用户的意见在安装地点进行); g.振动的测定; h.密封状态检查和漏氢测定(对氢冷电机); i.匝间冲击耐电压试验; j.短时升高电压试验(如已进行了i项试验,则本项试验可不再进行); k.耐电压试验。 以上的g项可根据需要仅列为型式试验项目。 15.4.2 同步电机的型式试验项目 除上述全部检查试验项目外,再增加下列项目。 a.在空载过励的情况下并在额定电压和额定电枢电流时,电动机励磁电流的测定; b.温升试验; c.效率的测定; d.偶然过电流试验; e.电动机的短时过转矩试验; f.短路电流试验; g.短路机械强度试验(见7.7条); h.额定励磁电流和固有电压调整率的测定(仅对同步发电机和调相机); i.电压波形正弦性畸变率的测定(仅对同步发电机和调相机); j.绕组电抗和时间常数的测定(仅对功率在500kVA以上的电机); k.堵转电流和堵转转矩的测定(仅对异步起动的同步电动机及同步调相机); l.标称牵入转矩的测定(仅对异步起动的同步电动机); m.失步转矩的测定(仅对同步电动机); n.同步发电机和同步调相机(额定功率在3000kVA以上)的励磁系统顶值电压、电压反应比和电压反应时间的测定(额定功率在3000kVA及以下的电机,此项试验按该类型电机标准的规定进行); o.噪声的测定; p.同步发电机和调相机电话谐波因数的测定(仅对功率在300kVA及以上的电机); q.转动惯量的测定。 以上的d、e、k、l、m和q项可根据需要在该类型电机的标准中另作规定。 15.5 异步电动机的试验项目 15.5.1 异步电动机的检查试验项目 a.绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定(检查试验时可测量冷态绝缘电阻,但仍应保证热态绝缘电阻不低于本标准6.1条的规定); b.绕组在实际冷状态下直流电阻的测定; c.转子绕组开路电压的测定(仅对绕线转子电动机及交流换向器电动机); d.空载试验; e.堵转试验(仅对笼型电动机和交流换向器电机); f.超速试验(对笼型铸铝转子电动机,仅在型式试验时进行); g.振动的测定; h.匝间冲击耐电压试验; i.短时升高电压试验(如已进行了h项试验,则本项试验可不再进行); j.耐电压试验。 以上的g项可根据需要仅列为型式试验项目。 注:d和e项在型式试验时应分别量取空载特性曲线和堵转特性曲线 15.5.2 异步电动机的型式试验项目 除上述全部检查试验项目外,再增加下列项目: a.温升试验; b.效率、功率因数及转差率的测定; c.偶然过电流试验; d.短时过转矩试验; e.最大转矩的测定; f.起动过程中最小转矩的测定(仅对笼型电动机); g.噪声的测定; h.转动惯量的测定。 以上的c、d、e、f和h项可根据需要在该类型电机的标准中另作规定。 附加说明: 本标准由全国旋转电机标准化技术委员会提出,由上海电器科学研究所归口。 本标准由上海电器科学研究所、哈尔滨大电机研究所和广州电器科学研究所负责起草。 本标准起草人冯雍明、李家麟、瞿祖方、郭钟璠、尚炳武、徐惠珍、毛国光、褚庆忠。 |