GB/T 5321-2005 量热法测定电机的损耗和效率-检测标准-检测项目-北检院

标准中涉及的相关检测项目

标准《GB/T 5321-2005 量热法测定电机的损耗和效率》主要涉及到电机的能效检测，其主要内容包括以下几个方面：

相关检测项目：

电机的输入功率和输出功率测量
电机的各项损耗测定，包括铁损、铜损、机械损耗和额外损耗
电机效率的计算
热平衡检测，确保电机在额定工况下达到热稳定

检测方法：

使用直流电源供电测定直流电机的损耗和效率
交流电机损耗测定采用开路、短路和温升试验
通过量热法，通过热平衡来确定电机的损耗
利用测功器测量电机机械输出功率

涉及产品：

该标准主要适用于各种类型的电机产品，包括：

三相异步电机
直流电机
同步电机
其他特种电机，如伺服电机、步进电机等

通过遵循标准中的检测项目和方法，可以准确地确定电机的损耗和效率，从而为提高电机性能提供参考依据。

GB/T 5321-2005 量热法测定电机的损耗和效率的基本信息

标准名：量热法测定电机的损耗和效率

标准号：GB/T 5321-2005

标准类别：国家标准(GB)

发布日期：2005-01-18

实施日期：2005-08-01

标准状态：现行

GB/T 5321-2005 量热法测定电机的损耗和效率的简介

本标准等同采用IEC60034—2A《旋转电机第一次补充用量热法测定损耗》。本标准适用于大型交流电机的型式试验和检查试验，但其原则也适用于其他电机。本标准未作规定的事项，均应符合GB755《旋转电机定额和性能》。GB/T5321-2005量热法测定电机的损耗和效率GB/T5321-2005

GB/T 5321-2005 量热法测定电机的损耗和效率的部分内容

ICS 29. 160. 01

中华人民共和国国家标准

GB/T 5321—2005/IEC 60034-2A:1974代替 GB/T 5321...1985

量热法测定电机的损耗和效率

Measurement of loss and efficiency for eiectrical machineby the calorimetric method

(IEC 60034-2A (1974):First supplcmcnt to Publication 60034-2(1972)Rotating electrical tnachines—-Part 2:Methods for determining lossesand efficiency of rotating electrical machinery from tests(excluding machines for traction vehidics)-:Measurement of losses hy the calorimetric method,IDT)2005-01-18发布

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会

2005-08-01实施

GB/T5321-2005/IEC60034-2A1974本标准是对GB/I53211985\用量热法测定大型交流电机的损耗和效率》的修订。本标准等抗采用IEC60034-2A：1974%旋转电机第次补充，用量热法测最损耗》，对原标准按GB/11.1--2000进行了编辑性修改，增加第2章：规范性引用文件。补充源标难去的第5章温升稳定标雄，删除原标推第2章符号，测量误差进步明确等。本标推与共他嵌转电机标准协调一致。本标推由中国电器工业协会提出。本标推由全国旋转电机标摊化技术委员会发电机分技术委员会归口，本标雅出哈尔滨大电机研究所负责起草。本标准十要起草人杨明。

本标雄由哈尔滨大电机研究所负贵解释本标雅首欢制定日期985年。

GB/T5321—2005/IEC 60034-2A:1974热法测罚电机的损耗和效率

术标准等间采用IEC60034-2A&旋转电机第次补充用量热法测定损耗，本标准适用于大型交流电机的型式试验和检查试验，但其原则也适用于其他电机。本标推未作规定的事项，均应符合GB755″旋转电机定额和性能。2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标谁的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随启所有的修改单（不包搭勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标推。GB755—2000旋转电机定额和性能（idt1EC60034-1:1996)。3术语

量热法calorimetricmethod

在电机内部产生的各类损耗最终都将变成热量，传给冷却介质，使玲却介质温度升。用测量电机所产生的热量米推算电机损耗的方法，简称量热法。4测方法

4.1损耗测定

视条件不同，可采用下列任一方式测定热量，以确定摄耗。4.1.1测量冷却介质的流遭和温升4. 1.2校正冷却介质温升

4.2效率测定

视条件不同，可采用下列任-方式测定摄耗，以确定效率。4.2.1测定额定负载下的总损耗

4.2.2分别测定各种损耗，然后相加求得总损耗5确定损耗的公式

5.1基准表面

为了对总损耗进行分类；给电机规定·个基谁表面。这是个将电机金部包在单菌的基谁囊面，这个表面内产生的所有损耗，都通过该表面敞发出去，见图1）电机总损耗包括：

基准表面内损耗 P

基雄表面外损耗P

GB/T 5321--2005/IEC 60034-2A:1974?

()射至遗壁,对流至周围空气

控制装置表面：

推力轴承冷却器：

基准表面内损耗又可分成两类：式中：

冷却空气：

主冷却器；

…传至基础

一传至水轮机转于。

图1基础表面

P. = Pi+ P2

以热量的式由冷却系统带走，并可用量热法测量的摄耗。这是基准表面内损耗的主要部分。

不传递给冷却介质，而以传导、对流、辐射、渗漏等形式通过基准表面散发的损耗。它占总损耗的一小部分，可以用量热法测量，也可以用计算方法求得。基准表面外部损耗P主要出下列部分的据耗组成：在基准表面外部的辅助设备损耗，a)

在基准表面外部的轴承摩擦损耗：5.2用测量冷却介质流量与温升的方法确定损耗电机各部升达到热稳定后，冷却介质带走的损耗为：P, --. CQPAt

式中：

在基准表面内部，被冷却介质带走的损耗，kW；冷却介质的比热.ki/（kg·K）

Q.冷却介质的流，ms

β一冷却介质的密度，kg/rn；

At—冷却介质的温升,K。

若冷却介质为水，则其测量方法见第7章。荠冷却介质为空气，则其测量方法见第8章，5.3未传递给冷却介质的损耗

5.3.1由于热传导传到电机基础及轴上的损耗这些损耗数最很小，可以忽略不计。5.3.2开启式通风的电机中.由于空气动能变化两带走的损耗这些损耗很小，其损耗可用下式计算：式中：

P.一冷却空气动能变化带走的损耗,kWQ空气流量，ml/s：

p空气密度,kg/m；

Tr~m~出口风速,Tn/x。

5.3.3电机外衣面与闹围空气对流利向厂房辐射的损耗GB/T 5321—2005/IEC 60034-2A:1974四为电机表雨向厂房的辐射摄耗数量很小，可以忽略不计，测量时，只考愿电桃外表面与调围空气对流救热的损耗就行。其损耗计算公式为：P2- hAAt

式中：

电机外表面散出的摄耗.k

A——散热表面积.m;

电机外表温度与外部环境温度之差，K；Af

h一-—表面散热系数,W/(m·K)，表面散热系数h，一般数值范围在(10-~20)W/(m2·K)之间。与空气接触的表面微热系数的数值，可用以下公式计境：a）对于外表面：

= 11 —3

h——外表面散热系数，W/

b）对于电机外表面内侧的各表面：h -- +3

武甲：

内表面散热系数，W/(m2·K);

冷却空气流速,m/s。

5.4基准表面外部损耗P.的求取

5.4.1在基准表面外部的辅助设备损耗外部辅助设备只包括由被试电机供电的辅助设备，辅助设备的损耗按（G755及相应产品标准规定的试验方法进行测量，若测试条件有困难。允诈用计算值代替该项损耗的试验值，5.4.2应计入试电机中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放，也可以用水作为冷却介质来测。但因为对水的热特性广解得比较清楚，最妤在“油水“冷却器的水的一侧测量。5.5用电气热量校准法测量基准表面内部的损耗比，5.5.1一般说明

当羚却同路的冷却介质流量不能直接测量，或直接测量有困难时，可采用校止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，出已知的电热源供给，使冷却介质溢度上升。测定“玲却介质温升与电机损耗\的校曲线。被试电机的实际揽耗，再出校谁曲线外推求得5.5.2校准法的损耗产生方式

校准试验时，供给电机的损耗，可由下列方式之，在被试电桃内部产生，GB/T 5321—2005/IEC 60034-2A:1974a）按正常运行方式产生耗，并按需要使电机在空载或负载下运行。h）在试验时，在电机内装人专用电热器来产生损耗，此时损耗产生的热流图与电机正常工况下的热流图相似。

为了尽可能准确地绘制校推批线，所用损耗值应接近设计给定的额定损耗值，否赠应通过协商确定采用校正曲线的外推值。

5.5.3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，冷邮和安装方式都相同。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。5.5.4实际损耗的制量

获得校谁曲线后，使电机在相同条件下运行，月内部产生需要测量的损耗，藏量冷却介质的温升，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。6稳定标准

6.1总损耗和各种损耗均在电批达到各种工况的热乎衡稳定状态下測量。6.2稳定条件：

6.2.1电机发热部件的温升在一小时内的变化均不超过2K。6.2.2冷却介质进口温度稳定，并冷却介质温升和流显在两小时内变化不超过1%，或冷却介质流量不变冷却介质温升在·小时内变化不超过±1%时，认为达到热平衡稳定状态。7用水作为冷却介质的测量方法

7.1应用范和基本关系

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。玲却器并联和串联的典型连接图见图2和图3。区

——气体；

②生水：

·-水：

纯水，

③——气体。

图2并联冷却器

图 3 串联冷却器

按照E.2给出的损耗公式来推算被试电机的摄耗。被试电机达到热稳定状态，测定以下各项：a)

水的比热C

b）水的密度

）水的流量Q

d）水的温升t

7. 2水的比热测量

GB/T5321---2005/IEC60034-2A:1974水的比热C(kl/(kg，K))用图4曲线确定，其温度为出、人口水湿度tt问的平均温度7.3水的密度p测定

水的密度o(kg/m)用图4曲线确定，其温度为测定水流量处的温度Eaa

++.......

0510152025035404550556065707680图4纯水特性与温度的关系

7. 4 水的流量 0 测量

水的流量Q(kg/m)可用下列方法测量：a）刻度水箱;

h）电磁试或翼轮式流量计；

C）IS0-R541标推推荐的孔板，文吐里懂戴愤7.4.1刻度水箱

水箱体积选最，必须使充满水的时间至少为1 nin。GB/T 5321—2005/IEC60034-2A:1974用计算方法确定水箱容积时，水压引起的水籍容积的变化不韶过0.02%，测冠时，应使通过冷却系统的水流量不受影响。时闻可用两快秒裴间时测单，惑用一只电时装置翘，7、4.2用容积式或流速式流量计测量应按仪表制造」“的使用说书操作。如果用背读式的流量计进行谢量时，成读取近20个读数，然后取平均值。7. 5水的溢升 At 测量

可用下列任种方法进行測量：

可用铂电阻捡温计，铜电阻检温计或热电：直接在水单或放在充满油的温度计套管中进行测量。其进、出水温度计套管的位置要相互对应，以使直接读出水的温升b)

用精密温度计直接放在充满油的温度计套管中测量，为了减少误差，在每次读数后要交换温度计，套管中的油位应保持正确。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！。温度计套管的安装深度应为水管直径的0.6～0.8倍之间，壳壁材料应尽量薄，月导热性要好（见图5）。

7. 5. 2温度计套管内测量元件的安放测温元件应尽可能靠近底部壳壁，套管中充满油以收善热接触，为避免热量与空气交换、套管口用一个隔热的塞子塞。

当用热电偶或电阻检温计测量温度时，其引出线与管道外表面接触长度为250mm，外部包以隔热层以防散热（见图5）。

h--心.6.-0.8/

摘热层：

图5水管中湿魔计套管位置

7.用水作为冷却介质的量热法测误差允许值用水作为冷却介质的量热法测显误差允许值应满足表1要求。表 1测量误差允许值

测定参数

水的比热Cp

水的密度

水流蛋Q

水泥升

相对误差/%

征置信水平95%下，损耗标准差VZe<5%8用空气作为冷却介质的测量方法8.1应用范围和基本方法

本方法适用于各种通风系统的电机。下列情况应荐采用空气冷却介质测量：GB/T 5321—2005/IEC 60034-2A:1974a）电机风系统是开肩式的，也就是说没有次级冷却水系统。b）次级冷邮系统中虽然是水，但水质不纯，不能推确测量水量。c）次级冷却水系统中没有供测量水量及温度的仪表，并且把这些仪表补装上去义不可能。被试电机必须达到热稳是状鑫，并需测定下备项：a）空气的质量流量Q。

b）空气的源升△t。

）恒压下空气的比热（。

按照 5.2给出的损耗公式来推算被试电机的损耗。8. 2空气质量流量的测量

为确定空气的质量流量Q，应测量其体积流量Q，并从图7曲线上求得空气密度P。8. 2. 1 体积流量 0 的测量

确定体积流量Q，可以用叶片风速计、电热风速计、毕托管，吸人孔任意一种仪表来测量。在空气冷却系统中，全部空气经过的截面上，谢量空气的速度。所测风速乘以该处裁面积，则求得体积流量Q：

a用叶片斑速计，电热风速计，毕托算测靠。按该仪表使用说明操作。

bh）用吸人孔测量

冷却电机的空气体积流量Q,可以在空气人口处用吸人孔测量。用吸人孔(图6)时可按下式计算；Q= αA

武中：

Q体积流量,m/s:

吸人孔系数，用标准吸人孔时，2=0.98：吸人孔的截面积,m2：

3P..吸人孔静压力与环境班力差·N/m,压力最佳数值范围为100N/m。空气密度，kg/m。

8. 2. 2 空气密度 P 的测量

空气密度β是按所测量处的大气压力6、空气温度（、空气和对凝度来确定的,7表示十湿空气密与完气温度的关系曲线。

图6吸入孔测量

测量流量处的大气压力与电机安装地区的大气压力无明鼎差别。这些压力值可用气压计测得，或GB/T 5321—2005/IEC 60034-2A:1974是由当地气象局提供。大气压力使用实测值，不必修正到标准海平面值。Ph./(kg/m3)

b-l.013×10iN/m*

图 7 湿度和温度不回时的空气密度大气压力的影响可用下式计算：$

pu = Pw be

式中：

P.----实测压力下的空气密度，kg/m;Pa-标大气压力下的空气密度，查曲线?,kg/m实大气压力,N/m\

b—标推大气压力，加-1.3xl0N/m。.10

流量测处的空气温度t，用士1℃的普通温度让测量，已满足精度要求。若在冷却器出口处测定流墅时，确定空气密度所用的温度必须为各冷却器出口蕴度的算术平均慎。测定凝度必须用湿度计。

8. 3 空气温升 4r 的测量

可用电阻温饿计、热电偶、热敏电阻或精度达到1/0的水银温度计测。8.3.1开肩式通风系统的测量

GB/T5321--2005/IEC60034-2A:1974开启试通风系统也机的空气温升，是用进、出口空气溢度差来确定的。为了提高测量精度，出风口应采用分格测量法，每格面积约为(0.1×0.1)m，每格温度都要测量，取各比风门的测量平均值。8.3.2封闭环通风系统的量

封闭循环通风系统电机的空气温升：是用空气冷却器的进、出口空气温度差来确定的。若测试人员可以接近空气冷却器热空气侧.卿可用水银温度计测鼠温度，若测试人员不可接近空气冷却器热空气测，则热空气温度应用电器检温计测定，但电器检温计不要接触空气冷却器。出口空气漏度应在若于点逊行测星，取行测点的平均值，为出口空气温度。8. 4空气比热 Cp 的测量

在压力恒定的情况下,空气比热C在有关温度范困内(7～7C)亡,儿乎不变,对于干空气的比热值为：

C .-. 1. olkl/(kr . K.

泥空气的空气比热数值查图8。

/(kj/kgk

203040

图8不同湿度、温度下空气的比热Cp8.5用空气作为冷却介质的量热法测量误差充许值用空气作为冷却介质的量热法测量误差允许值应满处表2要求。70

GB/T 5321—2005/IEC 60034-2A: 1974测定参数与测定方法

比热Cp

空气密度p

空气流量Q

风速计或电器装置

皮脱管