ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ

Часть 2-1

Стандартные методы определения потерь и коэффициента полезного действия при испытаниях (за исключением машин для тяговых транспортных средств)

МАШЫНЫ ЭЛЕКТРЫЧНЫЯ, ЯК1Я ВЕРЦЯЦЦА

Частка 2-1

Стандартный метады вызначэння страт i каэфщыента карыснага дзеяння пры выпрабаваннях (за выключэннем машын для цягавых транспартных сродкау)

(IEC 60034-2-1:2007, ЮТ)

Издание официальное

as

УДК 621.313:620.1.052(083.74X476)    МКС 29.160    КП    02    ЮТ

Ключевые слова: машина постоянного тока, асинхронная машина, синхронная машина, коэффициент полезного действия, потери, прямой метод измерения, косвенный метод измерения_

Предисловие

Цели, основные принципы, положения по государственному регулированию и управлению в области технического нормирования и стандартизации установлены Законом Республики Беларусь «О техническом нормировании и стандартизации».

1    ПОДГОТОВЛЕН научно-производственным республиканским унитарным предприятием «Белорусский государственный институт стандартизации и сертификации» (БелГИСС)

ВНЕСЕН Госстандартом Республики Беларусь

2    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Госстандарта Республики Беларусь от 30 сентября 2011 г. № 70

3    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IЕС 60034-2-1:2007 Rotating electrical machines - Part 2-1: Standard methods for determining losses and efficiency from tests (excluding machines for traction vehicles) (Машины электрические вращающиеся. Часть 2-1. Методы определения потерь и коэффициента полезного действия при испытаниях (за исключением машин для тяговых транспортных средств).

Международный стандарт разработан подкомитетом 2D «Потери и КПД» технического комитета по стандартизации 1ЕСДС 2 «Вращающиеся машины» Международной электротехнической комиссии (IEC).

Перевод с английского языка (еп).

Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий государственный стандарт, и международных стандартов, на которые даны ссылки, имеются в Национальном фонде ТИПА.

В разделе «Нормативные ссылки» и тексте стандарта ссылки на международные стандарты актуализированы.

Сведения о соответствии государственных стандартов ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном приложении Д.А.

Степень соответствия - идентичная (ЮТ)

4    ВЗАМЕН СТБ МЭК 60034-2-2005 (с отменой на территории Республики Беларусь ГОСТ МЭК 60034-2-2008)

© Госстандарт, 2011

Настоящий стандарт не может быть воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Госстандарта Республики Беларусь

Издан на русском языке

СТБ1ЕС 60034-2-1-2011

d - рассеянный; el - электрический;

I - внутренний;

L - испытательная нагрузка; lr - заторможенный ротор; mech - механический;

N - номинальный;

red - при пониженном напряжении;

t - испытательный;

zpf - испытание с нулевым коэффициентом мощности;

0 - с поправкой на температуру охлаждающей среды.

Примечание - В соответствующих подразделах введены другие дополнительные подстрочные индексы.

5 Основные требования

5.1    Прямое и косвенное определение коэффициента полезного действия

Испытания могут быть подразделены на три следующие группы;

a)    измерение входной и выходной мощности на отдельной машине. Это подразумевает измерение электрической или механической мощности на входе машины и механической или электрической мощности на выходе машины;

b)    измерение входной и выходной мощности на двух идентичных машинах, механически соединенных последовательно друг за другом. Этим устраняется измерение механической мощности на входе или выходе машины;

c)    измерение фактических потерь в машине при определенных условиях ее работы. Обычно это не полные потери, а отдельные составляющие полных потерь. Тем не менее метод может быть применен для определения как полных потерь, так и составляющих потерь.

Определение полных потерь следует проводить одним из следующих методов:

-    измерение полных потерь;

-    определение отдельных потерь для их последующего суммирования.

Примечание - Методы определения коэффициента полезного действия машин базируются на ряде допущений. Поэтому сопоставить значения коэффициента полезного действия, полученные различными методами, не представляется возможным

5.2    Неопределенность

Неопределенность в настоящем стандарте относится к определению действительного значения коэффициента полезного действия. Она отражает погрешности методики испытаний и испытательного оборудования.

Несмотря на то что неопределенность следует выражать числовым значением, для выполнения данного требования необходимо проведение надлежащих испытаний по определению репрезентативных и сопоставимых значений. В настоящем стандарте использованы следующие термины, относящиеся к неопределенности:

-    «низкая» применяется к определению коэффициента полезного действия исключительно на основании результатов испытаний;

-    «средняя» применяется к определению коэффициента полезного действия на основании аппроксимированных предельных значений;

-    «высокая» применяется к определению коэффициента полезного действия на основании допускаемых значений.

5.3    Предпочтительные методы

Затруднительно установить конкретные правила определения коэффициента полезного действия. Выбор испытания зависит от объема необходимой информации, требуемой точности измерений, вида и размера испытуемой машины и доступного испытательного оборудования (источники питания, нагрузочная или приводная машины).

Предпочтительные методы испытаний приведены в таблицах 1-3 для различных видов машин. Метод испытания должен быть выбран из установленных процедур с наименьшей неопределенностью измерений.

7

Таблица 1 - Машины постоянного тока

Метод Раздел Предпочти тельный метод Необходимое оборудование Неопреде ленность Прямой метод измерения Испытание с помощью калиброванной машины Приложение D Калиброванная машина См. примечание 3 Измерение вращающего момента 7.1.1 Размер машины; Н S 180 Измеритель вращающего момента/ динамометр для испытания при полной нагрузке Низкая Полные потери Метод взаимной нагрузки с одним источником питания 7.2.1.1 Две идентичные машины. Вольтодобавочный генератор Низкая Суммирование потерь, испытание при нагрузке Рц_, составляющая постоянного тока, метод взаимной нагрузки с одним источником питания 7.2.2.61 Две идентичные машины. Вольтодобавочный генератор Низкая составляющая постоянного тока, определяемые по заданным значениям параметров 7.2.2.6.3 Средняя Ри. составляющая переменного тока, определяемые с помощью выпрямляющего устройства 7.2.2.62 Размер машины; Н> 180 Выпрямитель с требуемыми характеристиками Низкая Суммирование потерь, испытание без нагрузки Потери в цепи возбуждения по заданному отношению нагрузки к току возбуждения без нагрузки Рц., определяемые по заданным значениям параметров 7.22.5 Если в наличии нет испытательного оборудования для проведения других испытаний (нет возможности нагружения, нет идентичной машины) Высокая Примечание 1 - Вследствие инструментальной погрешности прямой метод измерений позволяет обеспечить определение коэффициента полезного действия до значений 95 % - 96 %. Для практического применения в настоящем стандарте рекомендуется выполнять прямые измерения для машин с валом до 180 мм, так как их коэффициент полезного действия не превышает 95 %. Машины больших размеров с коэффициентами полезного действия ниже 95 % - 96 % можно также успешно испытывать, применяя прямой метод измерения Примечание 2 - В графе «Неопределенность» «низкая» указывает на процедуру, с помощью которой определяются все составляющие потерь при испытаниях; «средняя» - процедуру, которая основывается на упрощенной физической модели машины; «высокая» - на процедуру, с помощью которой невозможно определить все составляющие потерь при испытаниях. Примечание 3 - Неопределенность будет определена

Таблица 2 - Асинхронные машины

Метод Раздел Предпочтительный метод Необходимое оборудование Неопреде ленность Прямой метод измерения Измерение вращающего момента 8.1.1 Все однофазные и многофазные машины мощностью S1 кВт Измеритель вращающего мо-мента/динамометр для испытания при полной нагрузке Низкая Испытание с помощью калиброванной машины Приложение D Калиброванная машина См. примечание 4

Окончание таблицы 2

Метод Раздел Предпочтительный метод Необходимое оборудование Неопреде ленность Метод взаимной нагрузки с двумя источниками питания 8.1.2 Машина для испытаний при полной нагрузке. Две идентичные машины Низкая Полные потери Калориметрический метод Приложение D Специальная теплоизоляционная камера См. примечание 4 Метод взаимной нагрузки с одним источником питания 8.2.1 Две идентичные машины (фазный ротор) Низкая Суммирование потерь, испытания п ри нагрузке и без нагрузки Ри. определяемые по остаточным потерям 8.2.2.5.1 Трехфаэные машины мощностью более 1 кВт и до 150 кВт Измеритель вращающего мо-мента/динамометр для испытаний при нагрузке не менее 1,25 полной нагрузки Низкая Ри. определяемые по заданным значениям параметров 8 2.2.5.3 От средней до высокой Ри. определяемая при испытаниях с неподвижным ротором и при вращении ротора в обратном направлении 8.2.2.52 Вспомогательный двигатель номинальной мощностью не более 5-кратных полных потерь Рт Высокая Ри. определяемые при испытании методом Eh-star 8.2.2.54 (См. примечание 3) Резистор для 150% номинального фазного тока Средняя Суммирование потерь, испытание без нагрузки Ток. мощность и скольжение по методу эквивалентных схем Ри. определяемые по заданным значениям параметров 8.2.2.4.3 Если в наличии нет испытательного оборудования для проведения других испытаний (нет возможности применения номинальной нагрузки, нет идентичной машины) Средняя/ высокая Примечание 1 - Вследствие инструментальной погрешности определение Ри по остаточным потерям не позволяет получить значение коэффициента корреляции (см. 8.2.2.5.1.2) свыше 0.95. что может привести к неопределенности определения коэффициента полезного действия, превышающей ±0.5 %. Примечание 2 - В графе «Неопределенность» «низкая» указывает на процедуру, с помощью которой определяются все составляющие потерь при испытаниях; «средняя» - процедуру, которая основывается на упрощенной физической модели машины; «высокая» - на процедуру, с помощью которой невозможно определить все составляющие потерь при испытаниях. Примечание 3 - Метод определения Ри. при испытании методом Eh-star пригоден для двигателей мощностью от 1 до 150 кВт; методы испытаний для двигателей большей мощности находятся в стадии рассмотрения. Для применения этого метода требуется, чтобы обмотки двигателя могли быть соединены по схеме «звезда». Примечание 4 - Неопределенность будет определена.

Таблица 3 - Синхронные машины

Метод Раздел Предпочти тельный метод Необходимое оборудование Неопреде ленность Прямой метод измерения Измерение вращающего момента 9.1.1 Размер машины: Н £ 180 Измеритель вращающего момента/ динамометр для испытания при полной нагрузке Низкая Испытание с помощью калиброванной машины Приложение D Калиброванная машина См. примечание 3 Метод взаимной нагрузки с двумя источниками питания 9.1.2 Две идентичные машины Средняя

Окончание таблицы 3

Метод Раздел Предпочти тельный метод Необходимое оборудование Неопреде ленность Полные потери Испытание с нулевым коэффициентом мощности и током возбуждения в соответствии с диаграммой Потье / ASA / Шведской диаграммой 9.2.1.2 Источник питания с требуемым максимальным напряжением и током Средняя Калориметрический метод Приложение D Специальная теплоизоляционная камера См. примечание 3 Метод взаимной нагрузки с одним источником питания 9.2.1.1 Две идентичные машины Низкая Суммирование потерь, испытания при нагрузке Суммирование, за исключением Ру. 9.2.1 Машина для проведения испытаний с полной нагрузкой Высокая Ру. определяемые при испытании на короткое замыкание Э.2.2.6 Размер машины; HS180 Низкая Суммирование потерь, испытание без нагрузки Ток возбуждения в соответствии с диаграммой Потье/ ASA / Шведской диаграммой 9.2.2.4 Э.2.2.6 Если в наличии нет испытательного оборудования для проведения других испытаний (нет возможности применения номинальной нагрузки, нет идентичной машины) Средняя Примечание 1 - Вследствие инструментальной погрешности прямой метод измерений позволяет обеспечить определение коэффициента полезного действия до значений 95 % - 96 %. Для практического применения в настоящем стандарте рекомендуется выполнять прямые измерения для машин с валом до 180 мм. так как их коэффициент полезного действия не превышает 95 %. Машины больших размеров с коэффициентами полезного действия ниже 95 % - 96 % можно также успешно испытывать, применяя прямой метод измерения Примечание 2 - В графе «Неопределенность» «низкая* указывает на процедуру, с помощью которой определяются все составляющие потерь при испытаниях; «средняя» - процедуру, которая основывается на упрощенной физической модели машины; «высокая» - на процедуру, с помощью которой невозможно определить все составляющие потерь при испытаниях. Примечание 3 - Неопределенность будет определена.

Примечание - В таблицах условное обозначение Н- это высота вала (расстояние от центральной линии вала до основания опоры), выраженная в мм (см. номера станины в IEC 60072-1).

5.4    Электропитание

5.4.1    Напряжение питания

Напряжение питания должно соответствовать требованиям IEC 60034-1 (подраздел 7.2, а также пункт 8.3.1 для термических испытаний).

5.4.2    Частота напряжения питания

Отклонение частоты напряжения питания во время измерений должно составлять ±0,3 % ее номинального значения.

Примечание - Данное требование не распространяется на метод эквивалентных схем (6.4.4.4).

5.5    Средства измерения

5.5.1 Общие положения

Поскольку точность приборов обычно выражается в процентном соотношении от всей шкалы, диапазон измерений выбранных приборов должен быть как можно меньшим.

Примечание - Для аналоговых измерительных приборов наблюдаемые значения должны быть в верхней трети диапазона измерений.

10

СТБ1ЕС 60034-2-1-2011

5.5.2    Средства измерений электрических величин

Средства измерений должны иметь класс точности 0,2 в соответствии с IEC 60051.

Примечание- При проведении приемо-сдаточных испытаний, описанных в IEC 60034-1 (подраздел 9.1),

допускается применять приборы с классом точности 0.5.

Если в настоящем стандарте не установлено иное, используют среднее арифметическое трех значений линейного тока и напряжения.

5.5.3    Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы по точности должны соответствовать IEC 60044-1, чтобы погрешность не превышала ±0,3 % при применении их для испытания асинхронных машин и ±0,5 % -для испытания других видов вращающихся электрических машин, а метод суммирования потерь с определением добавочных потерь при нагрузке должен соответствовать 8.2.2.5.1.

5.5.4    Измерение вращающего момента

Приборы, применяемые для измерения вращающего момента, должны иметь погрешность ±0,2 % от всей шкалы.

Если вращающий момент вала измеряют с помощью динамометра, то проводят испытание на определение корректирующей поправки к его значению. Испытание также проводят, если между устройством измерения вращающего момента и валом двигателя размещен какой-либо подшипник или соединительная втулка. Вращающий момент машины Т рассчитывают по формуле

где Т„ - измеренное значение вращающего момента при испытании с нагрузкой;

Г_с - корректирующая поправка к значению вращающего момента согласно приложению А.

5.5.5    Измерение скорости и частоты вращения

Приборы, применяемые для измерения частоты вращения, должны иметь погрешность ±0,1 % от всей шкалы. Измерение скорости вращения должно выполняться с точностью в пределах ±0,1 % или 1 об/мин в зависимости от того, что дает наименьшую погрешность.

Примечание 1 - Скорость вращения, выраженная в мин"¹, соответствует частоте вращения л в с"¹-60.

Примечание 2 - Измерение скольжения соответствующим методом должно заменить измерение скорости

вращения.

5.5.6    Измерение температуры

Приборы, применяемые для измерения температуры обмотки, должны иметь точность измерения ±0,1 ^вС.

5.6    Единицы измерения

Если не установлено иное, применяют единицы измерения системы СИ, указанные в IEC 60027-1.

5.7    Электрическое сопротивление

5.7.1 Сопротивление обмотки

Сопротивление обмотки R является активным, и его значение определяется соответствующими методами.

Для машин постоянного тока R является полным сопротивлением всех обмоток, по которым протекает ток якоря (обмотка якоря, коммутационная обмотка, компенсационная обмотка, смешанная обмотка возбуждения). Там, где измерение сопротивления невозможно вследствие его небольших значений, допускается определять его расчетным методом.

Для машин постоянного тока и асинхронных машин R, является сопротивлением обмотки возбуждения.

Для многофазных машин переменного тока R = R, является между фазным сопротивлением статора или обмотки якоря в соответствии с 3.5.3. В отношении асинхронных машин с фазным ротором R_{( t} является междуфазным сопротивлением ротора. Значение сопротивления в конце теплового испытания определяют аналогично процедуре экстраполяции, как описано в IEC 60034-1 (пункт 8.6.2.3.3), применяя по возможности наиболее короткий временной интервал вместо временного интервала, указанного в таблице 5 вышеупомянутого стандарта, и экстраполируя его к нулю.

Испытательную температуру обмоток определяют в соответствии с 5.7.2.

11

Если сопротивление обмотки (при нагрузке) нельзя определить прямым измерением, значение сопротивления определяют исходя из разницы между температурой измеренного сопротивления и температурой, определенной в соответствии с 5.7.2 (методы, описанные в перечислениях а) - е).

5.7.2 Температура обмотки

Температуру обмотки определяют одним из следующих методов (указаны в порядке предпочтения):

a)    температура, определяемая на основании сопротивления при номинальной нагрузке R_н по процедуре экстраполяции, как описано в 5.7.1;

b)    температура, измеренная непосредственно, либо встроенным датчиком температуры (EDT). либо термопарой;

c)    температура, определяемая в соответствии с перечислением а) на идентичной машине с одинаковыми механическими и электрическими устройствами;

d)    если нагрузочная способность неизвестна, рабочую температуру определяют в соответствии с IEC 61986;

e)    если сопротивление при номинальной нагрузке R* невозможно определить прямым измерением, температуру обмотки следует принимать равной расчетной рабочей температуре установленного класса нагре во стой кости, указанного в таблице 4.

Таблица 4 - Расчетная рабочая температура

Класс нагрееостойкости систем изоляции Расчетная рабочая температура. *С 130(B) 95 _155(F)_ 115 180(H) 135

Если номинальное повышение температуры или номинальная температура установлены так, что они ниже температуры того класса нагрееостойкости, который используется в конструкции, то расчетная рабочая температура должна соответствовать температуре низшего класса нагрееостойкости.

5.7.3 Поправка для приведения к стандартной исходной температуре хладагента Значения сопротивления обмотки, зарегистрированные во время испытания, должны быть приведены к стандартной исходной температуре 25 *С. Поправочный коэффициент, используемый для приведения сопротивления обмотки (и скольжения в асинхронных машинах с короткозамкнутым ротором) к стандартной исходной температуре хладагента 25 "С. определяют по формуле

.    235    +    0    +25-0

ка = -*-- ,

235 + 0.

где Ь - поправочный коэффициент температуры для обмоток;

0_С - температура хладагента на входе во время испытания;

Ом - температура обмотки в соответствии с 5.7.2.

Значение температурной постоянной 235 относится к меди; для алюминиевой обмотки оно должно быть заменено на 225.

Для машин, первичным или вторичным хладагентом которых является вода, исходная температура воды должна составлять 25 *С в соответствии с IEC 60034-1 (таблица 4). Альтернативные значения могут быть установлены по соглашению.

6 Методы испытаний для определения коэффициента полезного действия

6.1 Состояние испытуемой машины и категории испытаний

Испытания проводят на машине со всеми необходимыми компонентами, установленной таким образом, чтобы обеспечить условия испытаний, совпадающие или очень схожие с нормальными условиями эксплуатации.

Примечание - Предпочтительно, чтобы машина была выбрана случайным образом из ряда машин без особых учитываемых факторов

Примечание - Уплотняющие элементы при проведении испытаний могут быть удалены, если дополнительное испытание машин аналогичной конструкции показало, что после достаточно длительной эксплуатации влияние трения является несущественным.

СТБ IEC 60034-2-1-2011

Содержание

1    Область применения.............................................................................................................................1

2    Нормативные ссылки............................................................................................................................1

3    Термины и определения.......................................................................................................................2

3.2    Испытания для определения коэффициента полезного действия прямым методом

измерения........................................................................................................................................2

3.3    Испытания для определения коэффициента полезного действия косвенным методом

измерения........................................................................................................................................2

3.4    Потери..............................................................................................................................................3

3.5    Определяемые при испытаниях    параметры (многофазные машины переменного тока)........5

4    Условные обозначения и сокращения.................................................................................................5

4.1    Условные обозначения...................................................................................................................5

4.2    Дополнительные подстрочные индексы.......................................................................................6

5 Основные требования...........................................................................................................................7

5.1    Прямое и косвенное определение коэффициента полезного действия...................................7

5.2    Неопределенность..........................................................................................................................7

5.3    Предпочтительные методы............................................................................................................7

5.4    Электропитание............................................................................................................................10

5.5    Средства измерения.....................................................................................................................10

5.6    Единицы измерения......................................................................................................................11

5.7    Электрическое сопротивление....................................................................................................11

6    Методы испытаний для определения коэффициента полезного действия...................................12

6.1    Состояние испытуемой машины    и категории испытаний..........................................................12

6.2    Измерения в цепи возбуждения..................................................................................................13

6.3    Прямые измерения.......................................................................................................................13

6.4    Косвенные измерения..................................................................................................................15

7    Определение коэффициента полезного действия (машины постоянного тока)...........................24

7.1    Определение прямым методом измерения................................................................................24

7.2    Определение косвенным методом измерения...........................................................................24

8    Определение коэффициента полезного действия (асинхронные машины)..................................28

8.1    Определение прямым методом измерения................................................................................28

8.2    Определение косвенным методом измерения...........................................................................28

9    Определение коэффициента полезного действия (синхронные машины)....................................37

9.1    Определение прямым методом измерения................................................................................37

9.2    Определение косвенным методом измерения...........................................................................37

Приложение А (обязательное) Корректировка значений при определении вращающего

момента с помощью динамометра.............................................................................41

Приложение В (обязательное) Расчет значений параметров методом Eh-star...............................42

Приложение С (справочное) Виды систем возбуждения....................................................................44

Приложение D (обязательное) Дополнительные методы испытания...............................................45

Приложение Д.А (справочное) Сведения о соответствии государственных стандартов

ссылочным международным стандартам...............................................................53

Введение

На этапе пересмотра IEC 60034-2:1972 и его изменения А1:1995 (в раздел 17 введена ссылка на IEC 60034-2А:1974) и изменения А2:1996 от рабочей группы WG 28 поступило предложение, которое было принято техническим комитетом по стандартизации ТС 2, о разделении пересмотренных стандартов на три части:

-первая часть (IЕС60034-2-1). распространяющаяся на машины, входящие в область применения IEC 60034-1, которые обычно испытывают под нагрузкой;

-    вторая часть (IEC 60034-2-2). распространяющаяся на испытания, применимые главным образом к большим машинам, в отношении которых применение других методов экономически нецелесообразно (особенно испытание машин методом тарированного двигателя, испытание методом самоторможения или выбега и калориметрический метод);

-    третья часть (IEC 60034-2-3), устанавливающая методы испытаний машин, питающихся от преобразователя.

Для сохранения в IEC 60034-2-1 в качестве обязательных методов испытаний, которые в итоге будут представлены в IEC 60034-2-2, в него было добавлено временное приложение D. В это приложение включены элементы из IEC 60034-2:1972 с его изменением А1:1995. В нем также дается ссылка на IEC 60034-2А:1974. Содержимое обоих этих стандартов будет включено в разрабатываемый стандарт IEC 60034-2-2.

IV

СТБ1ЕС 60034-2-1-2011

_ГОСУДАРСТВЕННЫЙ    СТАНДАРТ    РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ_

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ Часть 2-1

Стандартные методы определения потерь и коэффициента полезного действия при испытаниях (за исключением машин для тяговых транспортных средств)

МАШЫНЫ ЭЛЕКТРЫЧНЫЯ, ЯК1Я ВЕРЦЯЦЦА Частка 2-1

Стандартный метады вызначэння страт i каэфщыента карыснага дзеяння пры выпрабаваннях (за выключэннем машын для цягавых транспартных сродкау)

Rotating electrical machines Part 2-1

Standard methods for determining losses and efficiency from tests (excluding machines for traction vehicles)

Дата введения 2012-01-01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы определения коэффициента полезного действия на основании испытаний, а также методы получения значений конкретных потерь.

Настоящий стандарт распространяется на машины постоянного тока и синхронные и асинхронные машины переменного тока любых размеров, входящие в область применения IEC 60034-1.

Примечание - Эти методы можно применять и к другим типам машин, таким как вращающиеся преобразователи. коллекторные двигатели переменного тока и однофазные асинхронные двигатели.

2    Нормативные ссылки

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного стандарта (включая все его изменения).

IЕС 60027-1:1992 Обозначения буквенные, применяемые в электротехнике. Часть 1. Общие положения

IEC 60034-1:2010 Машины электрические вращающиеся. Часть 1. Номинальные и эксплуатационные характеристики

IEC 60034-2А:1974 Машины электрические вращающиеся. Часть 2. Методы определения потерь и коэффициента полезного действия вращающихся электрических машин (за исключением машин для подвижного состава). 1-е дополнение. Измерение потерь калориметрическим методом

IЕС 60034-4:2008 Машины электрические вращающиеся. Часть 4. Методы экспериментального определения параметров синхронных машин

IЕС 60034-19:1995 Машины электрические вращающиеся. Часть 19. Специальные методы испытаний для машин постоянного тока со стандартными источниками питания и с источниками питания от преобразователей и выпрямителей

IEC 60034-29:2008 * Машины электрические вращающиеся. Часть 29. Эквивалентная нагрузка и методы наложения. Косвенные испытания для определения повышения температуры

IEC 60044 (все части) Трансформаторы измерительные

IEC 60051-1:1997 Приборы электроизмерительные аналоговые показывающие прямого действия и комплектующие принадлежности к ним. Часть 1. Определения и общие требования, присущие всем деталям

* Действует взамен IEC 61986:2002.

Издание официальное

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применяют термины, установленные в IEC 60034-1 и IEC 60051-1, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    коэффициент полезного действия (efficiency): Отношение полезной мощности к потребляемой мощности, значения которых должны быть указаны в одних и тех же единицах измерения, выраженное, как правило, в процентах.

3.2    Испытания для определения коэффициента полезного действия прямым методом измерения

3.2.1    Общие положения

Метод, которым непосредственное определение коэффициента полезного действия осуществляется посредством прямого измерения входной и выходной мощности.

3.2.2    испытание с применением измерителя вращающего момента (torque meter test): Испытание. при котором выходная механическая мощность на валу машины, работающей в режиме двигателя, определяется посредством измерения вращающего момента вала с помощью измерителя вращающего момента совместно с частотой вращения; или же испытание, которое проводится на машине, работающей в режиме генератора, с помощью измерителя вращающего момента для определения входной механической мощности.

3.2.3    испытание с применением динамометра (dynamometer test): Испытание в соответствии с 3.2.2, при котором измерение вращающего момента вала осуществляют с помощью динамометра.

3.2.4    испытание методом взаимной нагрузки с двумя источниками питания (dual-supply back-to-back test): Испытание, при котором две идентичные машины соединяют механически и рассчитывают полные потери обеих машин как разность между входной электрической мощностью одной машины и выходной электрической мощностью другой машины.

3.3 Испытания для определения коэффициента полезного действия косвенным методом измерения

3.3.1    Общие положения

Испытание, при котором косвенное определение коэффициента полезного действия осуществляется посредством измерения входной или выходной мощности и определения полных потерь. Эти потери суммируют с выходной мощностью для получения входной мощности или вычитают из входной мощности для получения выходной мощности.

3.3.2    испытание методом взаимной нагрузки с одним источником питания (single-supply back-to-back test): Испытание, при котором две идентичные машины соединяют механически и электрически подключают к одной и той же сети питания. За полные потери обеих машин принимают входную мощность, потребляемую от сети.

3.3.3    испытание машины без нагрузки (no-load test): Испытание, при котором машина работает в режиме двигателя, не создавая полезной механической выходной мощности на валу, или в режиме генератора с разомкнутыми выходными зажимами.

3.3.4    испытание с нулевым коэффициентом мощности (синхронные машины) [zero power factor test (synchronous machines)]: Испытание без нагрузки возбужденной синхронной машины, которая работает с коэффициентом мощности, близким к нулю.

3.3.5    метод эквивалентных схем (асинхронные машины) [equivalent circuit method (induction machines)]: Испытание, при котором потери определяют с помощью эквивалентной схемы замещения.

3.3.6    испытание при извлеченном роторе и испытание при вращении ротора в обратном направлении (асинхронные машины) [test with rotor removed and reverse rotation test (induction machines)]: Комбинированное испытание, при котором добавочные потери при нагрузке определяют на основании испытания при извлеченном роторе и испытания при вращении ротором в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поля.

3.3.7    испытание при коротком замыкании (синхронные машины) [short-circuit test (synchronous machines)]: Испытание, при котором машина работает в режиме генератора с короткозамкнутыми выходными зажимами.

3.3.8    испытание при заторможенном роторе (locked rotor test): Испытание, при котором ротор затормаживают для предотвращения вращения.

3.3.9    испытание eh-etar (eh-star test): Испытание, при котором двигатель работает при соединении обмоток звездой и несимметричном напряжении питания.

2

СТБ IEC 60034-2-1-2011

3.4 Потери

3.4.1    полные потери Р_т (total losses Рт): Разность между входной мощностью и выходной мощностью, эквивалентная сумме постоянных потерь (см. 3.4.2), потерь при нагрузке (см. 3.4.4), добавочных потерь при нагрузке (см. 3.4.5) и потерь в цепи возбуждения (см. 3.4.3).

3.4.2    Постоянные потери

3.4.2.1    постоянные потери Р_к (constant losses Р_к): Сумма потерь в стали, потерь на трение и вентиляционных потерь.

3.4.2.2    потери в стали (iron losses Р*): Потери в активной стали и добавочные потери без нагрузки в других металлических частях.

3.4.2.3    Потери на трение и т-потери

3.4.2.3.1    потери на трение (friction losses): Потери вследствие трения (для подшипников и щеток, если они функционируют при нормальных условиях) без учета любых потерь в автономной системе смазки. Потери в обычных подшипниках следует учитывать отдельно, вне зависимости от того, оснащена ли ими машина или нет. Потери в подшипниках зависят от рабочей температуры подшипников, типа смазки и температуры смазки.

Примечание 1 - При необходимости учета потерь в автономной системе смазки их учитывают отдельно.

Для машин с вертикальным расположением вала потери в упорных подшипниках следует определять без учета внешних осевых нагрузок.

Примечание 2 - Добавочные потери вследствие внешней осевой нагрузки могут быть определены отдельно по соглашению, в таком случае должны учитываться нагрузка на ось, температура подшипников, тип смазки, а также температура смазки.

Примечание 3 - Потери на трение вследствие нагрузки на ось подшипников могут быть определены по соглашению.

Если в испытуемой машине используется прямоточное охлаждение подшипников, эти потери распределяются между испытуемой машиной и любой другой машиной, присоединенной к ней механически, такой как турбогенератор, пропорционально массе их вращающихся частей. При отсутствии прямоточного охлаждения распределение потерь в подшипниках определяют по соглашению на основании эмпирических формул.

3.4.2.3.2    вентиляционные потери (windage losses): Полные потери вследствие аэродинамического трения во всех частях машины, включая мощность, потребляемую вентиляторами, расположенными на валу, и вспомогательными устройствами, являющимися неотъемлемой составной частью машины.

Примечание 1 - Потери в автономной системе вентиляции следует учитывать отдельно.

Примечание 2 - Информация о машинах, непосредственно или косвенно охлаждаемых водородом, приведена в IEC 60034-1.

3.4.3    Потери в цепи возбуждения

3.4.3.1    потери в цепи возбуждения Р, (excitation circuit losses Р_в): Сумма потерь в обмотке возбуждения (см. 3.4.3.2), потерь в возбудителе (см. 3.4.3.3), а также для синхронных машин - электрических потерь в щетках (см. 3.4.3.5) (при их наличии).

3.4.3.2    потери в обмотке возбуждения Р, (excitation winding losses P_f): Потери в обмотке возбуждения (электромагнитное возбуждение), равные произведению тока возбуждения /, на напряжение возбуждения (У,.

3.4.3.3    потери в возбудителе P_Ed (exciter losses Р_Е(i): Потери в возбудителе различных систем возбуждения (см. приложение С), которые определяют следующим образом:

а) Возбудитель с приводом от вала.

Потери в возбудителе - это сумма мощности, потребляемой возбудителем на своем валу (без учета потерь на трение и вентиляционных потерь), и мощности Р_1Е от автономного источника, потребляемой его обмоткой возбуждения, за вычетом полезной мощности, которую возбудитель обеспечивает на своих зажимах. Полезная мощность на зажимах возбудителя равна потерям в обмотке возбуждения в соответствии с 3.4.3.2, с которыми суммируются (для синхронных машин) электрические потери в щетках в соответствии с 3.4.3.5.

Если возбудитель может быть отсоединен и испытан отдельно, то его потери могут быть определены в соответствии с 5.3.

3

Если возбудитель питается от отдельных дополнительных источников питания, то потребляемая ими мощность должна быть включена в потери возбудителя, если она не рассматривается совместно с потребляемой мощностью дополнительных устройств основной машины.

b)    Бесщеточный возбудитель.

Потери в возбудителе - это сумма мощности, потребляемой возбудителем на своем валу без учета потерь на трение и вентиляционных потерь (когда соответствующее испытание проводят на основной машине совместно с возбудителем), и электрической мощности Р_1Е от автономного источника (если таковой имеется), потребляемой его обмоткой возбуждения или обмоткой статора (для асинхронного возбудителя) за вычетом полезной мощности, которую возбудитель обеспечивает на зажимах вращающегося силового преобразователя.

Если возбудитель питается от отдельных дополнительных источников питания, то потребляемая ими мощность должна быть включена в потери возбудителя, если она не рассматривается совместно с потребляемой мощностью дополнительных устройств основной машины.

Если возбудитель может быть отсоединен и испытан отдельно, то его потери могут быть определены в соответствии с 5.3.

c)    Отдельный вращающийся возбудитель.

Потери возбудителя - это разность между суммой мощности, потребляемой приводным двигателем, и мощности, потребляемой автономными источниками питания, как приводимыми, так и приводными машинами, включая мощность от автономного источника питания к зажимам обмотки возбуждения, и мощностью возбуждения в соответствии с 3.4.3.2 и 3.4.3.4. Потери в возбудителе могут быть определены в соответствии с 5.3.

d)    Система статического возбуждения (статический возбудитель).

Потери в системе возбуждения - это разность между суммой электрической мощности, поступающей от ее источника питания, и мощности, потребляемой отдельными дополнительными источниками питания, и мощностью возбуждения в соответствии с 3.4.3.2 и 3.4.3.4.

Если электропитание систем осуществляется от трансформаторов, то потери в трансформаторе должны быть включены в потери в возбудителе.

e)    Возбуждение от вспомогательной обмотки (возбудитель вспомогательной обмотки).

Потери в возбудителе - это потери в меди во вспомогательной (вторичной) обмотке и добавочные потери в стали, создаваемые возросшими гармоническими составляющими магнитного потока. Добавочные потери в стали - это разность между потерями, которые возникают при нагрузке вспомогательной обмотки и без ее нагрузки.

Поскольку разделение потерь составляющих возбуждения является сложным, рекомендуется рассматривать эти потери как неотъемлемую часть потерь в статоре при определении общих потерь.

В случаях, описанных в перечислениях с) и d), не учитываются потери в источнике возбуждения (если таковой имеется), или в соединениях между источником и щетками (синхронные машины), или между источником и выводами обмотки возбуждения (машины постоянного тока).

Если для возбуждения применяется система, имеющая составные части, которые указаны в перечислениях Ь) - е), то потери в возбудителе должны включать соответствующие потери этих составных частей, относящихся к категориям, перечисленным в приложении С. в зависимости от конкретного случая.

3.4.3.4    отдельно подводимая мощность возбуждения Р_1Е (separately supplied excitation power Pie): Мощность возбуждения P_1E, подводимая от автономного источника питания, является:

-    для возбудителей типов, указанных в перечислениях а) и Ь), - мощностью возбуждения возбудителя (возбудитель постоянного тока или синхронный возбудитель) или входной мощностью обмотки статора (асинхронный возбудитель). Она охватывает часть потерь в возбудителе Р_Е<j (и добавочные потери в асинхронных возбудителях), тогда как большая часть Р₉ подводится через вал;

-    для возбудителей типов, указанных в перечислениях с) и d). - равной потерям в цепи возбуждения, Р_1Е = Р_#;

-    для возбудителей типа, указанного в перечислении е), Р_1Е = 0, мощность возбуждения полностью подводится через вал. Также Р_1Е = 0 для машин с возбуждением от постоянных магнитов.

Типы возбудителя должны соответствовать 3.4.3.3.

3.4.3.5    потери в щетках Р_ь (цепь возбуждения) (brush losses Р_ь (excitation circuit): Электрические потери в щетках (включая потери в переходных контактах) синхронных машин, возбуждаемых от отдельного источника.

4

СТБ1ЕС 60034-2-1 -2011

3.4.4    Потери при нагрузке P_L

3.4.4.1    потери при нагрузке (load losses): Сумма потерь в обмотках (/*/?) и электрических потерь в щетках (см. 3.4.4.3) (при их наличии).

3.4.4.2    потери в обмотках (winding losses): Потери в обмотках - это потери вида i*R

-    в цепи якоря машин постоянного тока;

-    в обмотках статора и ротора асинхронных машин;

-    в обмотках якоря синхронных машин.

3.4.4.3    потери в щетках Р_ь (цепи нагрузки) (brush losses Р_ь (load circuits)]: Электрические потери в щетках (включая потери в переходных контактах) в цепи якоря машин постоянного тока и в щетках асинхронных машин с фазным ротором.

3.4.5    добавочные потери при нагрузке Рц. (additional load losses P_u (stray-load losses)]: Потери, создаваемые током нагрузки в активных частях из стали и других металлов, кроме проводников; потери от вихревых токов в проводниках обмотки, вызванные пульсациями магнитного потока, зависящими от тока нагрузки, и добавочные потери в щетках, вызванные коммутационными процессами.

Примечание - Эти потери не включают добавочных потерь без нагрузки no 3.4.2.2.

3.4.6    потери короткого замыкания Р^ (short-circuit losses Р_к): Потери, зависящие от тока, при закороченной обмотке якоря в синхронных машинах и машинах постоянного тока.

3.5 Определяемые при испытаниях параметры (многофазные машины переменного тока)

3.5.1    напряжение на зажимах (terminal voltage): Среднее арифметическое значение линейных напряжений для многофазных машин переменного тока.

3.5.2    линейный ток (line current): Среднее арифметическое значение линейных токов для многофазных машин переменного тока.

3.5.3    междуфазное сопротивление (line-to-line resistance): Среднее арифметическое значение междуфазного сопротивления для каждой группы зажимов многофазных машин переменного тока.

Примечание 1 - Для трехфазных машин с У-образным соединением значение фазного сопротивления составляет 0.5 значения междуфазного сопротивления. Для машин с Л-об разным соединением значение фазного сопротивления составляет 1,5 значения междуфазного сопротивления.

Примечание 2 - В разделах 7. 8 и 9 приведенные разъяснения и уравнения относятся к трехфазным машинам, если не указано иное.

4 Условные обозначения и сокращения

4.1 Условные обозначения

В настоящем стандарте применены следующие условные обозначения: cos <j> - коэффициент мощности / - частота питающей сети, Гц;

/ - средний линейный ток. А; ки - температурный поправочный коэффициент; п - частота вращения, с"¹; р - количество полюсных пар;

Р - мощность, Вт;

Р₀ - входная мощность без нагрузки, Вт;

Р, - входная мощность, исключая мощность возбуждения ^?), Вт;

Р₂ - выходная мощность, Вт;

Р_ь - потери в щетках, Вт;

Р« - потери в цепи возбуждения. Вт;

Р_1Е - мощность возбуждения, подводимая от отдельного источника, Вт;

Ры - потери в возбудителе, Вт;

P*i - электрическая мощность без учета мощности возбуждения, Вт;

Р( - потери в обмотке возбуждения (электромагнитное возбуждение), Вт;

Р„ - потери в стали, Вт;

Р*» - потери на трение и вентиляционные потери, Вт;

'’Данное определение относится к напряжению и току синусоидальной формы.

²¹ Если не указано иное, испытания в настоящем стандарте описаны для двигательного режима, где Рi и Рг - это входная электрическая мощность и выходная механическая мощность соответственно.

5

P_c - постоянные потери, Вт;

P_L - потери при нагрузке, Вт;

Р_и - остаточные потери, Вт;

Ра - потери при дополнительной нагрузке. Вт;

Рт«* - механическая мощность, Вт;

Рь - потери при коротком замыкании, Вт;

Р_т - полные потери, Вт;

Р. - потери в обмотке. Вт, где подстрочный индекс w обычно заменяют на a. f. е, s или г,

R - сопротивление обмотки, Ом;

Р*, - фактическое значение дополнительного резистора, используемое для испытания методом Eh-star (см. 6 4.5.5), Ом;

Р',л- типичное значение дополнительного резистора, Ом;

Pf - сопротивление обмотки возбуждения, Ом;

Pi - среднее междуфазное сопротивление, Ом;

Pph - среднее фазное сопротивление. Ом;

s - скольжение, выраженное в относительных единицах или в процентах от синхронной частоты вращения;

Т- вращающий момент машины, Н м;

Т_а- показание устройства измерения вращающего момента. Н м;

Т_с - корректирующая поправка к значению вращающего момента, Н м;

U- среднее напряжение на выходных зажимах. В;

Uq - напряжение на выходных зажимах без нагрузки, В;

U_N - номинальное напряжение на выходных зажимах, В;

X- реактивное сопротивление, Ом;

Z = Р + у • X- значение комплексной величины (например, полного сопротивления);

Z = Z = Jr⁷ + X⁷ - абсолютное значение комплексной величины (например, полного сопротивления);

Z - полное сопротивление. Ом; х] - коэффициент полезного действия;

Оо - начальная температура обмотки, *С;

О, - температура окружающей среды, *С;

0_С - температура хладагента первого контура, *С;

0» - температура обмотки, ^вС; т - постоянная времени, с.

4.2 Дополнительные подстрочные индексы

Следующие подстрочные индексы могут быть добавлены к символам с целью уточнения функциональных показателей машины и различения параметров.

Элементы машины; а - якорь;

е - система возбуждения; f - обмотка возбуждения; г - ротор; s - статор; w - обмотка;

U, V, W - обозначения фаз.

Вид электрических устройств:

В - вольтодобавочный генератор;

D - динамометр;

Е - возбудитель;

G - генератор;

М - двигатель.

Рабочие условия:

0    - без нагрузки;

1    - вход;

2    - выход; av - средний;

6