浅谈电机能效标准及其测试技术

浅谈电机能效标准及其测试技术

覃碧凤

（日立电梯电机（广州）有限公司广东广州510670）

摘要：电动机(以下简称“电机”，主要指三相异步电动机)自19世纪奥斯特发现电磁感应现象而诞生以来，至今已近200年，其技术已经相当成熟。作为将电磁能转换为机械能的主要设备，理想电机并不消耗能量。然而，在实际过程中，各种能量转换带来的损耗造成的电机效率问题，成为工业节能的关键。

关键词：电机能效标准；测试技术

1概述

据统计，我国电机装机容量已超过4亿kW，其耗电量占总用电量的60，占工业总用电量的80。电机应用中普遍存在运行效率低下，高效电机占有率不高的特点。在国家实施“节能减排”战略，加快工业设备升级换代，提高生产效率等政策形势下，推广高效电机、提升电机能效、开展电机能效检测成为当前电机节能的主要方向。了解和掌握国内外电机能效标准及其发展是开展电机节能的前提。

2相关标准

2.1美国中小型电机能效标准

能效标准产生的背景来源于上世纪70年代世界性能源危机。当时，持续三年的石油危机爆发后，造成极度依赖进口能源的美国发生了二战后最严重的经济危机，其工业生产下降了14个百分点，对国民经济和社会稳定造成极大冲击。从那以后，美国不得不考虑从国家层面开展节能行动。1992年美国国会通过了《能源政策法案》(EnergyPolicyAct)。该法案规定了一系列用能产品的能效要求，包括电机，也被电机行业称作"EPACT'，标准。该标准规定自1997年10月24日起，凡是出厂电机、从国外进口的、安装在成套设备上的一般用途的电机，必须满足EPACT标准。标准从1992年制定到1997年实施，给了电机生产厂家近五年的缓冲期。在此基础上，2001年美国能源效率联盟(CEE)与美国电气制造商协会(NEMA)联合制定的超高效率电机标准，称为NEMAPremium标准，是北美地区的主要电气标准规范。该标准的启动性能要求与EPACT一致，其效率指标基本上发映了当时美国市场上超高效率电机的平均水平，较EPACT指标提高了1%一3%，损耗较EPACT指标下降了15%一20%。在电机能效测试方一面，美国能源部于1999年10月5日公布了有关工业及特定商用电气产品和设备能效试验程序、标志和认证要求的最终规则，即IOCFRPart431，其中包括电机部分的内容在SubpartB,SubpartU和SubpartX三个部分，于1999年I1月4日生效。向美国出口的电机必须符合该规则的要求。测试效率的试验方法必须按该规则规定的统一试验lEEE112(B)法或者CSA标准C390-93试验方法。出}1美国的电机产品必须经N1ST/NVLAP认可的实验室检测合格后方能进人美国市场。

2.2中国电机能效政策和标准

我国从上世纪90年代后期开始，将电机作为重要的用能产品列人节能产品认证。2002年国家质检总局批准发布第一版的GB18613-2002《中小型三相异步电动机能效限定值和节能评价值》，2006年做了修改，2012发布了第三版，即现行的GB18613-2012((中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》。该标准参考了欧盟EU一CEMEP协议、澳大利亚与新西兰AS/NZS1359.5等同类标准，部分采用了欧洲eff1和eff2效率标准，能效2级为正在执行的能效限定值，能效3级值在该标准实施之日4年后开始执行。目前，GB18613对中小型三相异步电动机效率规定了3个等级，分别是3级(能效限定值)、2级(目标能效限定值)和1级(节能评价值)，1级相当于IEC60034-31:2010的超超高效指标，2级相当于IE3,3级相当于IE2，前两项是强制性指标，后一项为推荐性指标。GB18613-2012新标准的实施，提升了我国三相异步电动机系列产品的效率水平，目前还在大批量生产的Y,Y2,Y3系列三相异步电动机应立即停止生产，由符合新国标GB18613-2012能效3级标准的YE2和YX3等系列产品和符合新国标GB18613一2012能效2级标准的YE3系列等产品来替代。YE2,YE3系列产品等已成为中小型三相异步电动机的主导产品。

3能效测试技术及发展

3.1电机能效测试标准

在电机能效测试方面，各国大多采用基于测量各损耗分量进而求取效率的损耗分析法，但在具体方法上很难统一。比如美国采用IEEE112B标准，欧洲采用IEC60034-2，日本采用JEC37，澳大利亚采用IEC619720IEEE112-B采用了测功机测定各损耗分量之和的效率间接测定法，这是一种直接测量电机载荷以及输出功率的方法，即电机负载的附加损耗是通过实测得出来的。IEC60034-2是假定杂耗为0.5%输人功率的效率间接测定法;工EC61972类似于IEEE112-Bo我国的GB/T1032《三相异步电动机试验方法》综合了IEC60034-2,IEC61972和IEEE112等标准。JJF1608-2016((中/]、型三相异步电动机能源效率计量检测规则》于2016年11月30日发布，采用了GB/T1032-2012的B法，主要用于规范电机能源效率标识计量检测工作，适用范围为:1000V以下的电压，50Hz三相交流电源供电，额定功率在0.75kW一375kW范围内，极数为2极、4极和6极，单速封闭自扇冷式、N设计、连续工作制的一般用途异步电动机和一般用途的防爆异步电动机。

3.2测量要求和特点

如前所述，电机是将电磁能转化为机械能的装置，因此电机能效测量必然涉及到电量、温度和力值等各基本量的测量。同时，能效值是一个综合量，除了对测量人员和测量仪器的较高要求，合理的测量模型和完整的数据处理都是关键。1)B法对测试设备和测试人员素质要求较A对供电电源的要求包括:电压波形和对称性、频率偏差和稳定性;规定HVF不超过0.03(N设计电动机)或0.02(未加说明);三相电压系统的负序分量应小于正序分量的0.5%，且零序分量的影响应予消除;电源频率的波动量应在额定频率的士0.3%范围内。电量测量仪器至少满足0.2级，温度测量仪的最大允许误差为士10C，转矩传感器及测量仪的准确度等级应不低于0.2级。测量人员也需要有较高的综合素质，除了需要熟练操作外，还需要有处理繁杂的数据，正确出具测量报告的能力。2)测量结果更符合实际情况、不确定度较低通过多年实践总结，国际通行的B法测量负载杂散损耗和效率较合理，测量不确定度优于0.4%。3)测量过程较为复杂测试前，需对中安装电机，使被测电机和陪试电机处于同一中心;需做绕组埋置热电偶、电机传感器安装等。热试验前，需测定定子绕组冷态直流电阻和绝缘电阻;热试验需在额定输出功率下，达到热平衡态。停止时，需立即读取热态电阻，绘制热电阻对时间的冷却曲线。4)数据处理量大B法测量参数包括电参数测量、转矩转速测量、电阻和温度测量等，而各种损耗则需要复杂的数据处理过程，仪表分辨力和数据有效位数的处理，这些都将会对测量结果产生影响。近年来，随着计算机技术和传感器技术的发展，电机测量技术和手段不断发展，电机动态性能测量、电机诊断技术和能量反馈等新技术新方法在电机测量方面取得长足进步。

4结语

电机能效标准的不断发展，对测量要求和技术手段都提出了较高要求。同时，计算机和传感器技术的进步，也不断推动了电机测量技术的发展，促进了电机能效标准的进步。在当前国家推行“电机能效提升、促进绿色制造”的时机，充分认识电机能效标准及其测量方法，对电机生产和应用具有重要意义。

参考文献

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[4]雷奶华,陈筱铁,温韵光,雷孙栓.世界各国电机能效政策介绍及能效水平对比分析[J].检验检疫学刊,2011,02:74-76.