電機能效標準及其測試技術探析

劉罡

湖州衡鼎產品檢測中心 浙江湖州 313000

近年來，隨著各行各業要求的不斷提高，對于電機能效標準也提出了更高要求，在對電機能效進行測試的過程中，所使用的技術逐漸成熟，已經可以熟練的運用各大先進技術加以測試，這對于提高電機能效標準有著積極意義。電機可以將電磁能轉化成為機械能，在這個過程中并不會消耗任何的能量，但是在具體的運行過程中，能量之間的轉換難免會帶來一些能量消耗問題，導致電機失效，這成為了工業節能的重中之重。

1 國內外電機能效標準

1.1 國外標準

美國對于電機能效標準的提出來源于1970 年左右，當時，正面臨世界能源危機，連續三年的石油危機爆發之后，使得美國面臨二戰之后最嚴重的經濟危機，美國的工業生產率也因此有明顯的下降[1]。這對于美國的經濟而言，帶來了非常大的負面影響，在該背景下，美國為了實現發展，開始將重心轉移到節能行動中來。在上世紀九十年代初期，美國頒布了《能源政策法案》，在該法案中明確提出了相關用能產品能效要求，其中就包含了電機要求。并專門針對電機能效提出了EPACT 標準。在該標準中指出，從1997 年開始不管是進口電機還是出廠電機，都應當將其安裝在成套設備上，并且必須滿足EPACT 標準要求。而在對電機能效進行測試上，美國主要是從上世紀90 年代末末期開始公布相關程序規則的。美國對電機效能進行測試時必須要嚴格的根據規范來進行，確保符合標準測試方法。

歐盟對于電機節能的研究是在1990年代開始的。在1999年時，歐盟相關部門就制定出了電機能效標準，在標準中把電機能效分成了三個級別，其中，eff3 代表低效電機，eff2 代表改善電機，eff1代表高效率電機。并預計在2006 年以后，市場上不能再出現低效率電機[2]。

1.2 國內標準

我國是在1990 年之后才開始把電機列入節能產品中的。在2002 年時國家質檢部門頒布了對應的標準，并在2006 年進行了修訂，同時，在2012 年時又頒布了第三版標準，一直到目前為止都是使用的該版標準。在2012 年所頒布的電機能效標準中，也借鑒了歐盟的標準。當前，在GB-18613 中對于中小型電機提出了三個等級，其中，一級表示節能評價值；二級表示目標能效限定值；三級表示能效限定值[3]。在該標準的提出后，在很大程度上提高了我國電動電機的效能，如今，標準提出之前大量生產的Y、Y2、Y3 電機已經停止生產了，并全部采用全新的標準來進行生產，確保電機的能效可以在標準的支持下越來越優質。

2 電機能效測試技術

2.1 測試方法及原理

在對電機能效進行測試的過程中，應當根據GB/T1032-2012中b 法-測量輸入功率和輸出功率的損耗分析法來進行，分別對電機進行熱測試、負載測試和空載測試，來計算出電機的損耗情況。其中主要包含了鐵損耗、定子繞組損耗、風摩耗、負載雜散損耗等。首先，在熱測試上，技術人員對實際的輸入功率、電流、頻率、輸出轉距、轉速、溫度等進行測量，從而得到最終的負載繞組溫升，再計算出繞組規定的溫度；其次，在負載測試上，也需要根據輸入功率、電流、頻率、轉矩轉速等來獲取定子繞組損耗數值和轉子損耗數值；最后，在空載測試上，需要根據電壓、電流、輸入功率等來得到鐵損和風摩耗數值[4]。在全部的測試結束之后，技術人員要對所獲得的數據加以處理和分析，得出剩余損耗，如以下公式所示：

在公式（1）中，PL 表示剩余損耗；Pfw表示風摩耗；PFe表示風摩耗；PCU1表示定子繞組損耗；PCU2表示轉子繞組損耗。

2.2 測試要求與特點

由于電機可以將電磁能轉變成為機械能，所以，和電機能效的測試電量、溫度有著直接關系，并且，電機的能效數值本身就是一個綜合而來的量，除了對技術人員和設備儀器的要求比較高之外，還需要完整的模型和數據支持。在使用b 法進行測量時，對于設備工具和技術人員的要求比較高，電壓系統負序分量應當比正序分量低百分之0．5，而電源的波動率要在額定頻率的正負百分之0．3以內[5]。并且，在使用該方法進行電機能效測試的過程中，最終的測量結果和實際情況更相近，且不確定性比較低，實踐證明，b 法的測試不確定性低于百分之0．4。但是，該方法的檢測過程比較復雜，在測試之前需要對電機進行安裝，且被測試的電機和陪試電機要在同一個環境內。在展開熱測試之前，技術人員還要對定子繞組的直流電阻、絕緣電阻等進行檢測。同時，b 法測試所涉及到的數據量非常大，其中包含了電機的參數測試、轉矩轉速測試、溫度測試和電阻測試等，每一個測試內容都會產生很多數據，表分辨率和數據有效性會直接影響到最終的能效測試結果。

3 結語

在電機能效標準上，國內外所頒布的時間和內容各不相同，在本文的研究中發現，我國對于電機能效的標準是執行的GB/T1032-2012 標準，能效測試方法則主要采用該標準中b 法-測量輸入功率和輸出功率的損耗分析法。該方法的優勢在于測量結果和實際情況更相近，且不確定性比較低，且對技術人員和設備儀器要求較高，在我國相關領域有著廣泛應用。