ГОСТ IEC/TS 60034-2-3-2015

     

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ

Часть 2-3

Специальные методы определения потерь и коэффициента полезного действия асинхронных двигателей переменного тока с питанием от преобразователя

Rotating electrical machines. Part 2-3. Specific test methods for determining losses and efficiency of converter-fed AC induction motors

МКС 29.160

Дата введения 2017-03-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены".

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") и Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ВНИИНМАШ) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 333 "Вращающиеся электрические машины"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 29 сентября 2015 г. N 80-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 мая 2016 г. N 420-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC/TS 60034-2-3-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2017 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному документу IEC/TS 60034-2-3:2013* "Машины электрические вращающиеся. Часть 2-3. Специальные методы определения потерь и эффективности индукционных двигателей переменного тока с питанием от преобразователя" ("Rotating electrical machines - Part 2-3: Specific test methods for determining losses and efficiency of converter-fed AC induction motors", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Международный стандарт разработан техническим комитетом по стандартизации TC 2 "Вращающиеся машины" Международной электротехнической комиссии (IEC).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2017 г.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты" (по состоянию на 1 января текущего года), а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Предметом рассмотрения настоящего стандарта являются методы испытаний для определения дополнительных гармонических потерь в асинхронных двигателях, питающихся от преобразователей. Данные потери образуются в дополнение к потерям, которые имеют место при питании двигателя номинальным синусоидальным напряжением и определяются методами, описанными в стандарте IEC 60034-2-1. Настоящий стандарт позволяет сравнить потери в различных асинхронных двигателях, питаемых от преобразователей, вызванные гармоническим составом питающего напряжения.

В электроприводе часто используются преобразователи и двигатели, выпускаемые различными производителями. Двигатели одних и тех же типов производятся в больших количествах, а потому питаются от различных энергетических систем и преобразователей частоты, поставляемых различными производителями. Индивидуальные особенности преобразователя (частота коммутации, напряжение звена постоянного тока и т.п.) могут влиять на коэффициент полезного действия системы. Определять дополнительные потери в двигателе от гармоник для каждого сочетания двигателя, преобразователя частоты, соединительного кабеля, выходного фильтра и их режимов нецелесообразно. Учитывая значительные трудности в определении коэффициента полезного действия двигателя при питании от преобразователя, настоящий стандарт дает ряд подходов в зависимости от уровня напряжения и режимов работы машины при испытаниях.

Процедуры, описанные в настоящем стандарте, позволяют получить единый коэффициент гармонических потерь , представляющий соотношение дополнительных гармонических потерь в двигателе и потерь при синусоидальном напряжении питания.

Потери, определяемые методами настоящего стандарта, нельзя рассматривать как окончательные оценки потерь в конкретном применении. Однако они обеспечивают основу для объективного сравнения различных модификаций двигателя с точки зрения эффективности их использования в сочетании с преобразователями.

Методы настоящего стандарта относятся к асинхронным двигателям, применяемым с различными преобразователями частоты. Однако не исключается их применение к иным двигателям переменного тока и к машинам постоянного тока. В основном данные методы относятся к преобразователям со свойствами источника напряжения.

В общем случае потери при питании от управляемого преобразователя потери больше, чем при питании от синусоидального источника питания. Дополнительные гармонические потери зависят от спектра гармоник, генерируемых преобразователем (как спектра тока, так и напряжения), который, в свою очередь, зависит от схемотехнических решений и методов управления. Для получения дополнительной информации можно обратиться к IEC 60034-25.

Целью настоящего стандарта является расчет дополнительных потерь от высших гармоник несинусоидального источника питания и коэффициента полезного действия двигателя при таком режиме питания от преобразователя. Данный стандарт не предлагает методы определения потерь и коэффициента полезного действия электропривода в целом или силового преобразователя в частности.

Настоящий стандарт относится к двигателям, предназначенным для работы на частотах 50 Гц и 60 Гц с синусоидальным питанием. Однако приведенные в нем методы испытаний могут быть применены и для двигателей с иными номинальными данными, например, для 4-полюсных двигателей с номинальной частотой вращения 3000 об/мин при частоте 100 Гц и соответствующим номинальным напряжением.

Низковольтные двигатели

Как показывает опыт, гармонические потери в двигателе растут с ростом нагрузки. Методы настоящего стандарта распространяются на питание двигателя от преобразователя с широтно-импульсной модуляцией и постоянной формой импульса. К ним в основном относятся преобразователи со свойствами источника напряжения за исключением преобразователей со сверхмодуляцией. Общепризнано, что они имеют наиболее широкую сферу применения на рынке низковольтных промышленных преобразователей.

Признавая для таких преобразователей растущую необходимость соответствия национальным нормам энергоэффективности, в настоящем стандарте представлен так называемый тест-преобразователь для испытаний низковольтных двигателей.

Тест-преобразователь в принципе представляет собой источник напряжения с точно определенным и воспроизводимым содержанием гармоник, питающий машину при испытаниях. Коэффициент полезного действия (КПД) машины определяется при номинальной нагрузке и частоте 50 Гц или 60 Гц. Использование этих частот позволяет произвести прямое сравнение КПД машины при питании от сети и преобразователя.

С выпуском настоящего стандарта появляется возможность приобрести практический опыт применения описанных в нем методов и обеспечить обратную связь для дальнейшего совершенствования процедуры испытаний.

Ограничения для низковольтных и высоковольтных двигателей с многоуровневыми инверторами

Следует отметить, что здесь описаны только стандартные методы, предназначенные для получения сравнительных оценок КПД при стандартизованных условиях испытаний. Если возможно определить двигатель, пригодный для работы от преобразователя, то определить действительные потери при его работе с конкретным преобразователем потребовало бы испытания всей системы электропривода, что методами настоящего стандарта не представляется возможным.

Следует ожидать погрешностей при использовании данных методов для двигателей, питаемых от многоуровневых инверторов со свойствами источника напряжения и от инверторов со свойствами источника тока, когда гармонические потери в двигателе более существенно зависят от скорости и нагрузки, чем в двухуровневых инверторах напряжения. Следовательно, в таких случаях определение потерь и КПД двигателя предпочтительнее проводить с тем же типом преобразователя, с которым предполагается его эксплуатация.

Еще одной опцией стандарта является определение дополнительных гармонических потерь в двигателе расчетным методом. По требованию заказчика производитель преобразователя должен предоставить производителю двигателя диаграммы импульсов.

     1 Область применения

Настоящий стандарт представляет методы испытаний для определения потерь и коэффициента полезного действия (КПД) питающихся от преобразователей асинхронных двигателей, соответствующих стандарту IEC 60034-1. Асинхронный двигатель является составной частью регулируемого электропривода, как определено стандартами IEC 61800-2, IEC 61800-4 или IEC/TS 61800-8.

     2 Нормативные ссылки

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы*. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного документа, для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).

________________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

IEC 60034-1, Rotating electrical machines - Part 1: Rating and performance (Машины электрические вращающиеся. Часть 1. Номинальные значения параметров и эксплуатационные характеристики)

IEC 60034-2-1:2007, Rotating electrical machines. Part 2-1: Standard methods for determining losses and efficiency from tests (excluding machines for traction vehicles) (Машины электрические вращающиеся. Часть 2-1. Стандартные методы определения потерь и коэффициента полезного действия по испытаниям (за исключением машин для подвижного состава)

_______________

IEC 60034-2-1:2007 заменен на IEC 60034-2-1:2014. Однако для однозначного соблюдения требования настоящего стандарта, выраженного в датированной ссылке, рекомендуется использовать только указанное в этой ссылке издание.

IEC 60034-2-2, Rotating electrical machines - Part 2-2: Specific methods for determining separate losses of large machines from tests - Supplement to IEC 60034-2-1 (Машины электрические вращающиеся. Часть 2-2. Специальные методы определения отдельных потерь больших машин по испытаниям. Дополнение к IEC 60034-2-1)

IEC 61000-2-4, Electromagnetic compatibility (EMS) - Part 2-4: Environment - Compatibility levels in industrial plants for low-frequency conducted disturbances (Электромагнитная совместимость (ЕМС). Часть 2-4. Условия окружающей среды. Уровни совместимости для низкочастотных проводимых помех в промышленных установках)

IEC/TS 61800-8, Adjustable speed electrical power drive systems - Part 8: Specification of voltage on the power interface (Электрические приводные системы с регулируемой скоростью. Часть 8. Спецификация напряжения на силовом сопряжении)

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте использованы термины и определения, приведенные в стандартах IEC 60034-1 и IEC 60034-2-1 с учетом следующих дополнений.

3.1 потери в двигателе при питании от преобразователя (motor losses with converter supply): При питании от преобразователя потери в двигателе представляют собой сочетание потерь, вызванных основной частотой питания (обычно 50 Гц или 60 Гц) и потерь, обусловленных гармониками преобразователя.

3.2 основные потери (fundamental losses): Основные потери в двигателе могут быть представлены как сочетание пяти компонент: потери в стали (зависящие от частоты и напряжения питания), потери на трение и вентиляционные (зависящие от частоты вращения), потери в обмотках ротора, потери в обмотках статора и дополнительные потери под нагрузкой (последние 3 составляющих зависят от тока двигателя). Основные потери двигателя определяются при его вращении с номинальным напряжением и частотой питания (50 Гц или 60 Гц) и отсутствии гармоник.

3.3 гармонические потери (harmonic losses): Гармонические потери в двигателе возникают при его питании несинусоидальным напряжением и/или током от преобразователя и являются дополнительными по отношению к основным потерям в стали, обмотках ротора и статора, а также добавочным потерям под нагрузкой.

     4 Символы и обозначения

Для целей настоящего стандарта символы взяты из IEC 60034-2-1, IEC/TS 61800-8 с учетом следующих дополнений:

ШИМ - широтно-импульсная модуляция;

f - частота питающей сети, Гц;

- частота основной гармоники питающей сети, Гц;

- номинальная частота двигателя, Гц;

- частота коммутации, Гц;

- максимальная частота средства измерений, Гц;

- скорость вращения, с;