效率測試是所有電傳動部件及系統(tǒng)重要檢驗項目，GB 755 旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額及性能標(biāo)準(zhǔn)中對各類電機(jī)設(shè)備效率檢測方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。旋轉(zhuǎn)電機(jī)效率測試主要有直接測試法及損耗分析法，效率的直接測試方法是通過對直流電機(jī)輸入輸出功率的直接測試而求得效率的方式，下面本文對直流電機(jī)效率的直接測試相關(guān)試驗方法及計算進(jìn)行詳細(xì)介紹。

一直流電機(jī)輸入功率和輸出功率的測量

　　直接測定效率時，電動機(jī)的輸入功率用電工儀表測量，輸出功率的機(jī)械功率用測功機(jī)、轉(zhuǎn)矩測量儀測量；發(fā)電機(jī)的輸出功率用電工儀表測量，輸入功率用測功機(jī)、轉(zhuǎn)矩測量儀測量。

　　輸入功率用電壓乘電流來計算，試驗電源為整流電源時要求采用真實讀書瓦特表或指示電壓、電流瞬時值乘積平均值的其他測量裝置直接測取電樞回路輸入功率，也可分別測量直流功率分量和交流功率分量然后求和。

　　測功機(jī)的功率，在與被試電機(jī)同樣的轉(zhuǎn)速下應(yīng)不超過被試電機(jī)額定功率的三倍；轉(zhuǎn)矩測量儀的標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩，應(yīng)不超過被試電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的三倍。測功機(jī)與被試電機(jī)之間應(yīng)用彈性聯(lián)軸器連接，連接應(yīng)保證良好、同心。

二直流電機(jī)效率直接測試方法

　　直流電機(jī)效率直接測試試驗時，被試電機(jī)應(yīng)在額定功率或額定轉(zhuǎn)矩、額定電壓及額定轉(zhuǎn)速下運行至熱穩(wěn)定，讀取輸入或輸出的電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩，并保存周圍冷卻空氣溫度，然后立即測定串勵、并(他)勵及電樞繞組的電阻，并將冷卻空氣溫度換算至25℃。

三直流電機(jī)效率直接測試相關(guān)計算

　　被試電動機(jī)的輸出機(jī)械功率P2按照下式1計算：

                   ……1

　　式中：

　　TM——被試電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，N.m；

　　nM——被試電動機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。

　　被試電動機(jī)的效率ηM按照下式2計算：

                  ……2

　　式中：

　　P1——被試電動機(jī)輸入功率，W。

　　被試發(fā)電機(jī)的輸入機(jī)械功率P1(W)按下式3計算：

                  ……3

　　式中：

　　TG——被試發(fā)電機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩，N.m；

　　nG——被試發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。

　　如被試發(fā)電機(jī)為他勵，則輸入功率中還應(yīng)加入勵磁功率。

　　被試發(fā)電機(jī)的效率ηG按照下式4計算：

                  ……4

　　式中：

　　P2——被試發(fā)電機(jī)輸出電功率，W。

四直流電機(jī)效率直接測試時溫度換算

　　用直接法測定電機(jī)效率時，如試驗時的冷卻空氣溫度不是25℃，應(yīng)按照下式5換算到25℃。

                  ……5

                                    ……6

　　式中：

　　η25——冷卻空氣溫度為25℃時電機(jī)的效率；

　　P2——效率測定時電機(jī)的額定輸出功率，W；

　　P1(25)——冷卻空氣溫度為25℃時電機(jī)的額定輸入功率，W；

　　P1——效率測定時電機(jī)的額定輸入功率，W；

　　Ia——效率測定時電機(jī)的額定電樞電流，A；

　　If——效率測定時電機(jī)的額定勵磁電流，A；

　　R2a、R2c、R2f——效率測定后立即測得的電樞繞組、勵磁繞組及并勵繞組的電阻，Ω；

　　Δθa、Δθc、Δθf——額定輸出功率時電樞繞組、串勵繞組及并勵繞組溫升值，K；

　　θ2a、θ2c、θ2f——效率測定后立即測得的電樞繞組、串勵繞組及并勵繞組的溫度，℃；

　　k——常數(shù)，對銅繞組為235，對鋁繞組除有特殊規(guī)定外應(yīng)選取225。

　　θ2a按照下式7計算：

                  ……7

　　式中：

　　R2a——效率測定后立即測得的電樞繞組電阻，Ω；

　　R1——實際冷狀態(tài)時電樞繞組電阻，Ω；

　　θ1——實際冷狀態(tài)時電樞繞組溫度，℃；

　　k——常數(shù)，對銅繞組為235，對鋁繞組除有特殊規(guī)定外應(yīng)選取225。

五直流電機(jī)效率直接測試測功機(jī)轉(zhuǎn)矩讀數(shù)的修正

01直流電機(jī)效率直接測試電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的修正

　　當(dāng)對測量精度提出更高的要求時，則應(yīng)當(dāng)按照下列式中對測功機(jī)所測得輸入出或輸入轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行修正，以便求得被試電機(jī)的實際輸出或輸入轉(zhuǎn)矩值。

　　被試電動機(jī)的實際輸出轉(zhuǎn)矩按下式修正：

                  ……8

　　式中：

　　TM——被試電動機(jī)實際輸出轉(zhuǎn)矩，N.m；

　　T’M——試驗時測功機(jī)測得的被試電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，N.m；

　　Tfw——測功機(jī)本身消耗的轉(zhuǎn)矩，N.m。

02直流電機(jī)效率直接測試發(fā)電機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩的修正

　　被試發(fā)電機(jī)的實際輸入轉(zhuǎn)矩按下式修正：

                  ……9

　　式中：

　　TG——被試發(fā)電機(jī)實際輸入轉(zhuǎn)矩，N.m；

　　T’G——試驗時測功機(jī)測得的被試發(fā)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，N.m；

　　Tfw——測功機(jī)本身消耗的轉(zhuǎn)矩，N.m。

03直流電機(jī)效率直接測試測功機(jī)轉(zhuǎn)矩Tfw的測定及計算方法

　　Tfw(N.m)按下式計算：

                  ……10

　　式中：

　　P1——被試電機(jī)在接近額定電壓下驅(qū)動測功機(jī)空載時的輸入功率(此時，測功機(jī)的電樞及勵磁回路應(yīng)開路)，W；

　　P0——被試電機(jī)在上述相同電壓下空載運轉(zhuǎn)時的輸入功率，W；

　　Td——測定P1時測功機(jī)指示的轉(zhuǎn)矩值，N.m；

　　nt——測定P1及Td時被試電機(jī)的轉(zhuǎn)速(此轉(zhuǎn)速應(yīng)調(diào)節(jié)到等于效率測定時的轉(zhuǎn)速，r/min)。

　　上述Tfw的測定方法一般稱為空拖試驗，應(yīng)在效率測定后機(jī)組安裝狀態(tài)不改變的情況下進(jìn)行此項試驗。被試電動機(jī)的實際輸出轉(zhuǎn)矩TM及被試發(fā)電機(jī)的實際轉(zhuǎn)矩TG求得后，即可按照算出較準(zhǔn)確地輸出及輸入的機(jī)械功率，從而求得較準(zhǔn)確地效率。

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