三相异步牵引电动机的效率计算

1、三相异步牵引电动机的效率计算文献标识码： A0 引言从节约能源， 保护环境出发， 高效异步电动机是目前国际发 展的趋势。 随着我国地铁和城市轻轨的快速发展， “绿色、节能、 环保、安全”成为城轨车辆市场竞争的主题， 而作为城轨车辆的 心脏 -电动机，也面临国际社会的巨大竞争压力和挑战。从国际 和国内发展趋势来看， 开发高性能异步电动机是必要的， 而电动 机的效率又是衡量电动机性能好坏的重要技术经济指标之一。 效 率计算作为电动机型式试验中重要试验之一， 通常都是参照 GB/T 1032-2005 三相异步电动机试验方法中的方法进行计算，本 文将以 YQ-420 型牵引电动机型式试验中效率计算为

2、例，参照日 本标准 JEC-37-1979 感应电机中的损耗分离法和圆线图法， 介绍三相异步电动机的效率计算方法。1 概述Y Q-420型异步牵引电动机是南车株洲电机XX公司生产的安装在动车组检测车上的 4 极鼠笼式三相感应电动机， 它采用强迫 通风冷却方式（28m3/min）,额定功率是420 kW。正弦波电源 供电型式试验采用代用额定电压880V代用额定电流130A，代用额定频率50 Hz，代用额定转速1457r/min进行试验。要进行 效率计算， 首先需测量牵引电动机定子绕组的冷态电阻， 再进行 负载试验和空载试验， 测试出相应的参数后， 根据相应的公式进 行效率计算。2 计算方法2.1

3、 冷态电阻的测量将 YQ-420 型电动机放置在室内并在稳定的环境温度中持续24小时以上，当绕组温度与环境温度之差不超过 2K时，测量电 机定子绕组的三相直流线电阻值 RUV=0.1446Q、RVW=0.14472、 RUW=0.144，环境温度 6仁16.6 C。按式(1)和式(2)计 算相电阻值 R0。R0=Rmed-Rv(w 1 )式中： Rmed=RUV+RVW+R(UW2)2计算出相电阻值 R0=0.0723 Q,按式(3)计算115C时的相 电阻值 R1。R仁R(X( 235+115) / (235+6 1)( 3)计算得115C时的相电阻值 R1=0.1006 Q。2.2 负载试

4、验负载试验须在连续温升试验后， 电动机处在高温状态下， 在 代用额定电压880V及代用额定频率50Hz下进行负载试验。测量 电动机的负载电流为代用额定电流的5(%、 75%、 1(%、 123%、150%时的输入功率、电动机电流、转速、功率因数。测量结果见 表1。2.3 空载试验空载试验在负载试验之后， 电动机在热态情况下进行。 电动 机在代用额定频率50 Hz、代用额定电压880V输入电源下空载 运行，直至输入功率稳定， 即输入功率相隔半小时的两个读数之 差应不大于前一个读数的 3%时，测得电动机空载时的电流 I0=49.4A ，空载输入损失即空载输入功率 W0=4.19kW。2.4 效率计

5、算 通常将感应电动机的有效输入与有效输出的比值称之为效 率。效率用百分率表示， 在没有特别指定的条件下是取与额定输 出功率相对应的数值。 在感应电动机处于实际载荷条件下直接测 定输入值和输出值， 并由此计算出的效率称之为实测效率。 按照 约定的方法对感应电动机的损耗值进行测定或者计算， 并据此求 出与某个输出值（或者输入值）相对应的输入（或者输出值）， 从而计算得出的效率称之为惯用效率。下面计算的正是惯用效 率。2.4.1 损耗分离法损耗分离法是针对三相感应电动机的一种计算方法， 主要是 用于以下场合： 进行定子线圈的电阻测量和无负荷试验， 在任意 环境条件下以额定电压及额定频率使电动机从无负

6、荷状态到 120%的负荷状态下运行， 测量此种工况下电动机的电流、输入功率及转差率，根据测量结果通过式（4）（10）计算效率等特 性值。计算结果见表 1 。n =P/WK 100 : %(4)P= (1-S) x WAWr- (WO-WO) : kW ( 5)T=P/NX 974x 9.8 : N&#8226；m( 6)Wr=3x I12 x r1 kW( 7)WOr=3xIO2xrO kW(8)S=(Ns-N) /Nsx1OO% %(9)Ns=12O/4xFr/min (1O)式中：n 效率% S转差率%W输入功率kW W0空载额定电压时的输入损耗 kW Wr负载时原边电流带来的损耗

7、kWW0r-空载时由与原边电流带来的损耗kWr1 原边、1相、115C平均阻抗换算值Qr0 空载、原边、1相线圈平均阻抗值QNs同步转速r/min T转矩N-mN转速r/min F-频率Hz11 负载电流A I0 空载额定电压时的电流A2.4.2 圆线图法圆线图法作为三相感应电动机的负载特性计算法， 通过简单 的试验和比较简单的作图 (或者计算) 就可以相当准确地算出效 率等特性值。由表 1 的计算结果记入图中，画出的近似曲线如图。在近似图中作曲线I1=f (S)的二阶多项式趋势线，得到二阶方程，将已知的代用额定电流 I1 带入二次方程，解二次方程 得代用额定工况下转差率 S 的值。同样，分别作T=f (S)、PF=f (S)、n =f (S)的二阶多 项式趋势线， 得到相应的二阶方程， 将计算出的代用额定工况下 转差率S的值代入相应的二阶方程，可求出代用额定工况下效率 n、功率因数PF、转矩T，其他参数由公式计算