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1、中华人民共和国国家标准 用量热法测定大型交流 电机的损耗及效率 UDC 6 2 1 . 3 1 3 . 3 : 6 2 1 . 3 . 0 1 7 GB 5 3 21 一 8 5 Me a s u r e me n t o f l o s s a n d f o r l a r g e AC e l e c t r i c a l b y t h e c a l o r i me t r i c e f f i c i e n c y ma c h i n e s me t h o d 本标准适用于大型交流电机的型式试验和检查试验，但其原则也适用f AT 也 电机0 木标准未作规定的事项，均应
2、符合G B 7 5 5 -8 1 电机 基本技术要求中的有关 规定。 本标准参照采用国际标准I E C 3 4 - 2 A ( 1 9 7 4 ) 旋转电机第 次补充用鼠热法测定损耗。 1 术语 谙热法 ( c a l o r i m e t r i c m e t h o d ) 在电机内部产生的各类损耗，最终都将变成热hr,传给冷却介质，使冷却介质温度 卜 件。用测E 电机所产生的热量来推算电机损耗的测量方法，简称量热法。 一 一 基准表而内部的损耗。 基准表面外部的损耗。 - 一 以热的形式被冷却系统带走，并可以用量热法测量的损耗。 不传递给冷却介质， 而以传导、 对流、辐射、渗漏等形式
3、通过基准表面散发的损耗。 冷却介质的比热。 冷却介质的体积流量。 冷却介质的密度。 冷却介质温升或电机基准表面与外部环境温度之差。 冷却介质的流速。 流量系数。 损耗P . 与损耗P ; 的测量误差。 散热系数。 吸人孔内静压力与外部 大气压力 之差。 截而积。 温升。 冷却介质人口温度。 冷却介质出口温度。 -大之 弋 压力。 解已凡PI只仇Q户山 “aeh护月t乙乙b ， 采用说明:I E C 3 4 2 A ( 1 9 7 4 )文件适用于 大型交流发电机。因为人型交流电动机冷却系统与人烈交f 发0 1 5 1 冷却系统相同，故本标准亦适用于大型交流电动机。 国家标准局1 9 8 5 -
4、 0 8 一 2 2 发布1 9 8 6一 04一 0 1 实施 GB 53 21 -8 5 习 测f方式 3 . 1 损耗测定 视条件不同，可 采用下列任 方 式测定热量，以确定损耗。 a . 测量冷却介质的流量和温升。 b . 校正冷却介质温升。 3 . 2 效率测定 视条件不同，可采用下列任 一 方式测定损耗，以确定效率。 a .b . 侧定额定负载下的总损耗。 分别测定各种损耗，然后相加求得总损耗。 4 确定损耗的公式 4 . 1 基准表面 为了对总损耗进行分类，给电机规定 一 个基准表面，这是 一 个 将电机全部包 在里面的表面 表面内产生的所有损耗，都通过该表面散发出去 ( 见图1
5、 ) 这个 一辐射至墙壁，对流至周围空气; 一控制装置表面. 一励磁;一推力轴承冷却器;贫一冷绍 空气;一主冷却器;一传至基础;一传至水轮机转r 电机总损耗包括: : 一 基准表面内损耗尸 从准表面外损耗尸 。 基准表面内损耗又可分成两类: P; =P, +尸: 式 :尸 ， 以热u 的形式由冷却系统带走，并叮 用量热法测鼠的损耗。这是战准表如k j 预耗的 仁 要部分。 P , - 不传 递 给冷却介质，而以传导 、 对流、 辐射、 渗漏等 形 式通过 JW准表 面散 发 的 报耗 宜 占 总损耗 的一小部分，可以用1 .In 热法侧En ,也 可以用计算方法求得。 基准表面外部损耗P e
6、书 要由 F 列郑分的损耗组成: Gs 5321 - 35 a . 在基准表面外部的辅助设备损耗。 b . 在基准表面外部的轴承摩擦损耗。 4 . 2 用测量冷却介质流量与温升的方法确定损耗 电机各P 7 温升达到热稳定后，冷却介质带走的损耗为: P, = CD QPdt 式f l : P , 在基准表面内部，被冷却介质带走的损 耗，k W; C 。 一一 冷却介质 的比 热，k J / k g . K ; Q 冷却介质的流 量，m / S ; P 冷却介质的密度，k g / m ， A t 冷却介质的温升，K。 若冷却介质为水，则其测量方法见第5 章。 若冷却介质为空气，则其测量方法见第6
7、章。 4 . 3 未传递给冷却介质的损耗 4 . 3 . 1 由于热传导传到电机基础及轴上 的损耗 这些损耗数量很小，可以忽略不计。 4 . 3 . 2 开启式通风的电机中，由于空气动能变化而带走的损耗 这些损耗很小，其损耗可用下式计算: P, 式中:尸 2冷却空气动能变化带走的损耗 空气流量，t n 3 / g ; - 空气密 度，k g / m ; -出口风速度，m/ s , F Q。 zG 2 0 0 0 k W ; Q户 L 4 . 3 . 3电机外表面与周围空气对流和向厂房辐射的损耗 因为电机表面向厂房的辐射损耗数量很小， 可以忽略不计。 测I时，只考虑电k )1 4 卜 表 面 :
8、 周1 r1 1 空 L 对流散热的损耗就行。其损耗计算公式为: P: 二h A dt 式中:P : 一一电机外表面散出的损耗，k W; A 散热表面积，m2; i J t 电机外表面温度与外部环境温度之差值，K; h - - 一 表而散热系数，W / M Ko 表而散热系数h，一 般数值范围在1 0 一2 0 W/ m K之间。 与 空气接触的表 面散热系数h的数值，可用以下公式计算: a .对f - 外表 面: h =1 1 + 3 U 氏中:h 外表面散热系数，W / ml K; ，一一9 N 境空气流速，m/ s o b . 对于 电机外表面内侧的各表面: 式 I :h h二 5+ 3
9、 0 一 内表 面散 热系 数，W/ m 2 K; 冷却空气流速，m/ s。 4 . 4 4 . 4 . 1 基准表而外部损耗尸 e 的求取 在基准表面外邹的辅助设备损耗 按G B 7 5 5 -8 1 电机 基本技术要求及相应产品标准规定的试验方法迸行;若测试条件有困 GB 5321 - 85 难，允许用计算值代替该项损耗的试验值。 4 . 4 . 2 应计人被试电机中的轴承摩擦损耗 轴承损耗用量热法测量。 对于带有水冷却器的轴承其损耗可以用油作为冷却介质来测量， 也可以用水作为冷却介质来测4 y 但因为对水的热特性了解得比较清楚，最好在 “ 油一 水”冷却器的水的一侧侧量。 4 . 5 用
10、电气热聂校准法测量基准表面内部的损耗P 4 . 5 . 1 一般说明 当冷却回路的冷却介质流量不能直接测量， 或直接测量有困难时， 可采用校iF _ 冷却介质温升的方式 测定损耗。在本方法中，被试电机基准表面内部损耗，由已知的电热源供给，使冷却介质温度胜 升。 测定 “ 冷却介质温升与电机损耗”的校准曲线。被试电机的实际损耗，可山校准曲线外推求得。 4 . 5 . 2 校准法的损耗产生方式 校准试验时，供给电机的损耗，可由 F 列方式之一，在被试电机内部产生。 a . 按正 常运行方式产生损耗，并按需要使电机在空载或负载下运行。 b 在试验时，在电机内装人专用电热器来产生损耗，此时损耗产生的热
11、流图与电机正 常止 况下 的热流图相似。 为了尽可能准确地绘制校准曲线，所用损耗值应接近设计给定的额定损耗值，否则应通过协商确 定采用校正曲线的外推值。 4 . 5 . 3 作校准曲线与试验时应满足的条件 电机在这两种情况下运行时，应该具有相同的物质条件，即外罩、冷却和安装方式都相同。环境 温度与周围情况应尽可能相似，冷却介质流量及其稳定温度应尽可能相符。 4 . 5 . 4 实际损耗的测量 获得校准曲线后，使电机在相同条件下运行，且内部产生需要测量的损耗， 测量冷却介质的温丁 卜 然后利用冷却介质温升与电机损耗校准曲线，即可确定实际损耗。 5 用水作为冷却介质的测1 1 方法 5 . 1 应
12、用范围和基木关系 本方法适用于 具有封闭式初级冷却系统和用水作次级冷却介质的电机。 冷却器并联和串联的典型连接图见图2 和图3 。 GB 5 3 21 - 8 5 1 图 2 并联冷却器 一气体，一生水 l 图 3 串联冷却器 一生水; 一 纯水;一气休 按照4 . 2 给出的损耗公式来推算被试电机的损耗。被试电机达到热稳定状态，测定以r 各项: a ， 水的比热Co b ， 水的密度P C . 水 的流4 Q d . 水的温升J l 5 . 2 水的比热C p 测准 GB 5 8 2 1 -8 5 . : x 通逆 夕 三 n 勺 . I I 一 压 I L 厂卜不口 曰厂吓I 4.21 -
13、 尸反 冈 一 一即_ . 口一 仄厅日冈门阵 4 . 1 94 . 1 9尸盯 曰陌7 阻口日了召 氏厂网冈 口眨闪 一阅医 口曰 4 . 1 8 口陌 囚巨反口日 己 厅门 、 二 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 54 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 图 4 纯水特性与温度的关系 GB 5 3 21 -85 水的比热C , ( k j j k g “ K) 用图4 曲线确定。 其 温度为出、入 水温度r , 、 1 2 间的积分 1-. 1 = J 温度 5 . 3 水的密度P测定 水 的密度P ( k g / i n )用图4 曲线
14、确定，其温度为测定水流鼠处的温度 5 . 4 水的流缝Q测u . 水的流量Q ( m 厂 、 )可用 卜 列方法测量: 。 刻度水箱。 b . 电磁式成翼轮式流最计。 c . I S O-R5 4 1 标准推荐的孔板，文吐里管或喷嘴。 5 . 4 . ， 刻度水箱 水箱体积选取，必须使充满水的时间至少为1 mi n 。 用计 7 方法确定水箱容积时，水压引起的水箱容积的变化不应超过0 . 0 2 测鼠 时，应使通过冷却系统的水流量不受影响。 时间可用两块秒表同时测鼠，或用 一 只电 气计时装置测量o 5 . 4 . 2 用容积式或流速式流量计测量 应按仪表制造厂的使用说明书操作。 如果用直读式
15、的流量计进行测量时，应读取近2 0 个读数，然后取、 之 均值 5 . 5 水的温什A t 测量 可用下列任一 种方法进行测量: a . 可 用铂电阻检温计、铜电阻检温计或热电偶，直接放在水里或放在充满油的温度计介价I I , 进 行测 . o其 进、出水温度计套管的位置要相互对应，以便直接读出水的温丹 。 b 用精密温度计直接放在充满油的温度计套管中测量。为了 减少1吴 差，在每次读数后要交换温 度计豹位置，套管中的油位应保持正确。 5 . 5 . 1 温度计套管的安装 温度计套管应安装在尽可 能靠近电机机坑的水流稳定的管路 卜 。 温度计套管的安置深度应为水管直径的。 . 6 - - 0
16、. 8 倍之间，壳e 4 材料应尽t 薄，生 导 热性要好 创 冠 I W5) 图 5 水若 ( 温度计宾 1位胃 工 - 4 t + 热4一油;fi , 一水ii i GB 5 3 2 1 -8 5 5 . 5 . 2 温度汁套管内测量元件的安放 测温龙 件应尽可能靠近底部壳壁，食管中充满油以改善热接触，为避免热量1 .j 空气交换，套许口 个隔热的来 f - 塞住 当用热屯偶或电阻检温 测量温度时，其引出线与 管道外表面接触长度应为2 5 0 m i n ， 外部包以隔 热层以防散热 ( 见图5 )。 5 . 6 用水作为冷却介质的f热法测量误差允许值 用水作为冷却介质的量热法测最误差允许
17、值应满足表 1 要求。 表 1 测量误差允许值 i1 lV定参数相对 误差 ( 叮) 水的比热C p 1 水的密度P 1 水流 A I Q 1 在 置 信水下 9 5 下 ， 损耗P ， 标准差了 百 e = 1 0 倍水管直径 出口s , 处管路1 5 倍水管直径 小型的阀门s ， 是用来验证有没有水通过流量计Q用的。 A. 2 用液体冷却介质时量热法测定管路的连接方法 为提高冷却介质温度的测量精度，试验时应使冷却介质的温升愈高愈好。为此 尽可能小些，只要不超过温升限值就可以。 当冷却介质温升太小，又不能改变流量 冷却介质流量应 液体在旁通管路内的部分损耗， ( 例如轴承冷却油量) 时， 测
18、量最好按图A 2 小例求出循环 该部分旁通管路可能得到一个较大的温差， 度。并联支路上的流量利用节流装置调节分配。 从而能提高温差的测F s 精 亡 t , t 图A2 Q一流量计;t 一 在旁路管道内部冷却介质降温后的温度; t 一热冷却 介质温度，f n -t和t * 的混合 温度;一节流装置 假如图2 所示连接方式不能实现，则可采用综合量热法，即所测得的总流量乘以每个冷却器 -Ip 独 测得的温升的平均值 ( 见图A3 ) a在这种情况下，测量前应利用装在下游的阀门调节 各支路流量，使 1 t , 至_,t4 各温升差不多相等。管路可以不采用隔热措施。 GB 5 5 2 1 -8 5 图
19、 A3 一气体;一气体 附加说明: 本标准由全国旋转电机标准化技术委员 会提出。 木标准由机械工业部哈尔滨大电机研究所负责起草并归口。 本标准主要起草人王启天。 *草庐一苇草庐一苇*提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 本人有各种国内外标准 20 余万个， 包括全系 列 GB 国标国标及国内行业行业及部门标准部门标准，全系列 BSI EN DIN JIS NF AS NZS GOST ASTM ISO ASME SSPC ANSI IEC IEEE ANSI UL AASHTO ABS ACI AREMA AWS ML NACE GM FAA TBR RCC 各国船级 社 船级 社 等大量其他国际标准。豆丁下载网址：豆丁下载网址： http:/