變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)能效檢測(cè)研究

盧金鐸 辛峰 劉亞

一、變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的能效檢測(cè)

1、同步電機(jī)的選用

我國(guó)的變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)常見的有2種類型：一種是正弦波永磁同步電機(jī)，另一種是無刷直流電動(dòng)機(jī)，這2種電動(dòng)機(jī)各有不同特點(diǎn)。其中，正弦波永磁同步電機(jī)的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在其波形上，其波形成正弦狀，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率較高，噪聲較小，定子繞組鋼耗較小，轉(zhuǎn)動(dòng)精度較高，在電機(jī)領(lǐng)域范圍內(nèi)被廣泛使用，與無刷直流電動(dòng)機(jī)相比，更具有適用性。

2、能效檢測(cè)的具體方法

根據(jù)我國(guó)對(duì)變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可用使用“輸入-輸出”方法，即直接法（A法）對(duì)其能效進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的效率。進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)需要遵循以下規(guī)則：參照由大到小的負(fù)載順序進(jìn)行試驗(yàn)，并在最短的時(shí)間內(nèi)完成，提高試驗(yàn)的效率，減少因?yàn)闇囟茸兓瘜?duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的影響，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。熱試驗(yàn)和負(fù)載試驗(yàn)后，可以得到相應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，以此來修正電機(jī)在負(fù)載下的功率，輸入功率用P來表示，輸出功率用P來表示，則電機(jī)效率η=（P/P）×100%，電機(jī)總損耗=P-P，由此可以計(jì)算出變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的具體效率。

3、負(fù)載試驗(yàn)具體流程

負(fù)載實(shí)驗(yàn)的全過程必須進(jìn)行變量控制，保持穩(wěn)定的電壓和頻率，讀數(shù)之前，定子繞組和其在進(jìn)行熱實(shí)驗(yàn)的溫度差應(yīng)是恒定的，大概是在4K左右，保持電壓、頻率、溫差穩(wěn)定后，季可開始電機(jī)負(fù)載試驗(yàn)，在6個(gè)負(fù)載點(diǎn)處加負(fù)載，并使其中4個(gè)負(fù)載點(diǎn)保持穩(wěn)定的負(fù)載范圍，處于25%-100%的額定負(fù)載范圍內(nèi)，其余的2個(gè)負(fù)載點(diǎn)則處于100%-150%的負(fù)載范圍。

4、確定輸入功率P與輸出功率P

4.1輸入功率P的計(jì)算公式：

以上式涉及的參數(shù)如下：其中，P：修正輸入功率;P：額定溫度（25°C）時(shí)間段內(nèi)定子損耗;P：試驗(yàn)期間溫度對(duì)定子繞組造成的損耗;O：額定負(fù)載條件下進(jìn)行熱試驗(yàn)定子的最高溫度;O：介質(zhì)冷卻溫度;K₀：0°C時(shí)導(dǎo)體材料溫度讀數(shù)的倒數(shù)，鋁K= 225，銅K= 235.

4.2輸出功率P的計(jì)算公式：

以上式中，涉及的參數(shù)P：修正后輸出功率;T：修正后的轉(zhuǎn)矩;T：轉(zhuǎn)矩讀數(shù);K：修正后的轉(zhuǎn)矩讀數(shù);n：修正轉(zhuǎn)速;n：同步轉(zhuǎn)速;n：修正后的轉(zhuǎn)差。

5、電機(jī)能效檢測(cè)實(shí)例

本次試驗(yàn)選用的變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)詳細(xì)參數(shù)如表1-1所示：

選定此臺(tái)電機(jī)，開始進(jìn)行熱試驗(yàn)，其中電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速約為1500r/min，額定負(fù)載定子最高溫約為80°C，熱試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果如表1-2所示。

對(duì)該同步電機(jī)進(jìn)行熱實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)其進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)，在此過程中，使電壓維持在380V，使額定頻率維持在50Hz，此次負(fù)載試驗(yàn)具體數(shù)據(jù)如表1-3所示。

根據(jù)本次負(fù)載試驗(yàn)所得結(jié)果，讀取并記錄具體的數(shù)據(jù)，再根據(jù)計(jì)算公式算出同步電機(jī)的輸入功率、輸出功率，損耗等，利用直接法進(jìn)一步計(jì)算出此臺(tái)同步電機(jī)的能效值，完成本次能效檢測(cè)試驗(yàn)，此次電機(jī)檢測(cè)試驗(yàn)?zāi)苄ЫY(jié)果如表1-4所示。

（作者單位：山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院）