GB/T 1032新舊標準差異解析

王凱 孔高祥 黃曉東

摘 要：GB/T 1032《三相異步電動機試驗方法》是我國三相異步電動機產(chǎn)品檢測方法的主要依據(jù)。新版試驗方法即將在2024年4月1日實施，與現(xiàn)行2012版標準相比，新版標準在諸多方面做出來調(diào)整。本文列舉了新舊版本中除結(jié)構(gòu)性調(diào)整和編輯性改動外的的變化，有助于相關(guān)檢驗檢測人員學(xué)習(xí)掌握新的試驗方法。

關(guān)鍵詞：三相異步電動機，試驗方法，差異

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.05.031

0 引 言

GB/T 1032《三相異步電動機試驗方法》是由國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會發(fā)布的一項產(chǎn)品試驗方法，主要針對K20/29類旋轉(zhuǎn)電機中的K22類異步電機。現(xiàn)行版本為2012版標準（以下簡稱2012版標準），由2005版修訂而來。隨著近幾年三相異步電動機產(chǎn)品的更新迭代，尤其是各類相關(guān)零部件、原材料性能指標的提升，三相異步電動機的各項參數(shù)也得到了顯著的提高。新版的試驗方法標準也應(yīng)運而生，2023版三相異步電動機試驗方法（以下簡稱新版標準）將在2024年4月1日正式實施。本文主要列舉新舊版本中除結(jié)構(gòu)性調(diào)整和編輯性改動外的技術(shù)變化及要求。

1 新版標準的主要技術(shù)變化

1.1 術(shù)語和定義的變化

新版標準將術(shù)語和定義單獨列成一章，詳見GB/T 1023—2023第3章。新版標準將相關(guān)的術(shù)語列出，增進技術(shù)人員對標準的理解，有助于新版標準的貫徹實施。

1.2 符號的變化

在符號方面新版標準也進行了一些調(diào)整，新舊版本標準符號對比見表1。

1.3 電源頻率要求的變化

2012版標準在第4.2.2章節(jié)中對頻率的要求為，試驗過程中頻率的波動應(yīng)在額定頻率的±0.3%范圍內(nèi)（見IEC 60034-2-1：2007中5.4.2）。而新版標準則在第5. 2. 2章節(jié)要求，試驗及測量過程中，電源頻率的平均值變化應(yīng)在試驗所需頻率的±0.1%范圍內(nèi)（見GB/T 25442—2018中5.4.2）。新版標準較2012版標準提高了試驗過程中對頻率的要求，因此試驗系統(tǒng)能力也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)提升。

1.4 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器準確要求的變化

轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器是集轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率為一體的高精度動態(tài)測量儀器[1]。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器可以測量電機轉(zhuǎn)動過程中的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速參數(shù)，是電機試驗中必不可少的測量儀器。2012版標準在第4.3.6章節(jié)中轉(zhuǎn)矩測量中要求，測量效率時轉(zhuǎn)矩傳感器及測量儀的準確度等級應(yīng)不低于0.2級。轉(zhuǎn)矩傳感器及測量儀的標稱轉(zhuǎn)矩應(yīng)不超過被試電機額定轉(zhuǎn)矩的2倍。在被試電機為額定轉(zhuǎn)速時，測得的聯(lián)軸器及測功機的風(fēng)摩耗應(yīng)不大于被試電機額定輸出的15%，轉(zhuǎn)矩變化的敏感度應(yīng)達到額定轉(zhuǎn)矩的0.25%。而新版標準中第5.3.6轉(zhuǎn)矩測量中要求，測量效率時，轉(zhuǎn)矩測量設(shè)備應(yīng)至少具有0.2級準確度，測量的最小轉(zhuǎn)矩值應(yīng)不小于其標稱轉(zhuǎn)矩的10%，如果轉(zhuǎn)矩測量設(shè)備具有更高的準確度，則允許轉(zhuǎn)矩測量設(shè)備范圍能相應(yīng)擴大。

1.5 負載和空載試驗測量點的變化

2012版標準在負載試驗中規(guī)定，選取6個測量點。其中4個點均勻分布在25%到100%（含100%）之間，另外2點在大于100%到150%額定負載之間。電機加載過程從最大負載開始，依次降至最小負載點。在新版標準負載試驗直接規(guī)定6個負載點為125%、115%、100%、75%、50%、25%，加載過程與2012版標準相同。在空載試驗過程中，2012版本標準要求電機以額定頻率運行，從125%的額定電壓逐漸降低至空載電流為最小或者不穩(wěn)定的最小電流為止。這一過程需在125%和60%額定電壓之間均勻取5個點，在50%和最低電壓之間至少取4個點。新版標準則直接明確試驗程序需要取8個電壓點，依次為110%、100%、95%、90%、60%、50%、40%、30%，試驗應(yīng)當(dāng)按電壓逐漸減小的順序盡可能快地進行。新舊版本標準空、負載采樣點區(qū)別見表2。

1.6 試驗方法的優(yōu)選

新版標準刪除了負載雜散損耗的Eh-star法。Eh-star法是一種雜散損耗測試方法，對試驗室設(shè)備的要求不是太高，試驗室無需投入太多資金[2]。此方法不確定度為“中”，在行業(yè)中應(yīng)用極少，實用性不強。新版標準擴大B法-測量輸入輸出的損耗分析法適用范圍，將2012版標準適用于400 kW及以下電動機擴大到適用于2000 kW及以下電動機。

2 新版標準對試驗系統(tǒng)的要求

2.1 試驗電源的要求

電能質(zhì)量是電機測試系統(tǒng)電源部分的重要考量指標。在不同的電能質(zhì)量擾動下，電機到達穩(wěn)定狀態(tài)的時間、定子電流和轉(zhuǎn)速會發(fā)生變化，電機的輸出轉(zhuǎn)矩有時也會出現(xiàn)不同程度的脈動轉(zhuǎn)矩，從而給電機帶來不利的影響[3]。三相電壓不平衡、諧波與電壓暫降情況下，異步電機的輸出轉(zhuǎn)矩中會出現(xiàn)不同程度的脈動轉(zhuǎn)矩[4]。以下對電壓波形、電壓對稱性、電源頻率三方面新的要求進行解析。

2.1.1 電壓波形

新版標準要求熱試驗時電壓波形的HVF≤0.015。諧波電壓因數(shù)是指對電源電壓波形的正弦性的度量，是電壓波形中基波及各次諧波有效值加權(quán)平方和的平方根值與整個波形有效值的百分比，又稱為HVF值。

2.1.2 電壓對稱性

新版標準對電壓對稱性提出要求，負序分量小于正序分量的0.5%，并應(yīng)當(dāng)消除零序分量。當(dāng)前電機測試系統(tǒng)中電源一般為變頻電源，由工頻電經(jīng)逆變-整流-逆變成三相交流電后輸出供試驗系統(tǒng)使用，三相交流電壓的對稱性在三相供電系統(tǒng)中至關(guān)重要。通常情況下，三相負載在一定范圍內(nèi)變化時，三相穩(wěn)態(tài)電壓的幅值變化不超過3V，相位差變化不超過8°，則三相電壓對稱。嚴重的電壓不對稱不僅會影響電動機的輸出力矩，除正向力矩外，還產(chǎn)生了與逆序電壓成平方的逆向力矩。逆序磁場感應(yīng)出的電流還會使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)子發(fā)熱加劇[5]。

2.1.3 頻率偏差

三相異步電動機的運行性能主要包括起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)、起動電流、轉(zhuǎn)差率、同步轉(zhuǎn)速、效率、溫升等。在頻率變化時，電機的運行性能將發(fā)生變化[6]。新版標準要求，試驗機測量過程中，電源頻率的平均變化值應(yīng)在試驗所需頻率的±0.1%范圍內(nèi)。而2012版標準中要求，試驗過程中頻率的波動量應(yīng)在額定頻率的±0.3%范圍內(nèi)。由此可見，新版標準提高了對電源頻率的要求。

2.2 測量儀器的要求

試驗室在進行電機測試時需要電源系統(tǒng)跟相關(guān)的測量儀器。一般包括靜止逆變電源、斬波電源、工控機、PLC、電壓電流傳感器、溫度傳感器、電阻測量儀器等。各類檢測儀表應(yīng)當(dāng)保證精度達到標準要求。試驗時還應(yīng)當(dāng)充分考慮到變頻電源的干擾輻射對測量的影響，在變頻電源的安裝、試驗電纜的選用測量儀器的選用、測量儀器的電源隔離及系統(tǒng)接地等方面應(yīng)當(dāng)有抗干擾措施。對儀器儀表的要求見表3。

3 結(jié) 語

國標GB/T 1032一直以來是我國三相異步電動機產(chǎn)品試驗方法的首選，先后經(jīng)歷2005版、2012版的修訂。因產(chǎn)品的迭代升級與檢測技術(shù)的日益發(fā)展，試驗方法也在不斷變化、日趨完善。預(yù)計隨著新版標準的實施，各大三相異步電動機生產(chǎn)廠家與檢測實驗室也應(yīng)當(dāng)盡快組織學(xué)習(xí)消化理解新版標準。本文簡單對新老標準的主要變化及對試驗設(shè)備新要求的闡述，有助于快速理解應(yīng)用新的試驗方法。

參考文獻

[1]馬小娟，劉志新.轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器在測量使用中的動態(tài)精度分析[J].機械工業(yè)標準化與質(zhì)量，2012（4）：38-41.

[2]江守和，翟敏，童剛，等.Eh-star方法測試雜散損耗算法的研究[J].計算技術(shù)與自動化，2014（12）：89-92.

[3]徐強，劉宏勛.電能質(zhì)量擾動對三相異步電動機特性的仿真研究[J].電器與能效管理技術(shù)，2017（23）：55-58+64.

[4]李國棟，金焱，顧強，等.電能質(zhì)量擾動對異步電動機特性影響的分析與仿真研究[J].繼電器，2007（2）：49-54.

[5]張洪偉.三相交流電源的三相電壓對稱性[J].航空科學(xué)技術(shù)，2010（5）：33-35.

[6]石有計.電源頻率變化對異步電動機運行性能的影響[J].機床電器，2003（3）：52-53.

作者簡介

王凱，本科，工程師，研究方向為電氣產(chǎn)品檢測與設(shè)計。

（責(zé)任編輯：袁文靜）