ChinaAutoRegs｜GB/T 755-2019 英文版/English/翻译/旋转电机 定额和性能
Rotating Electrical Machines – Rating and Performance
1 SCOPE
This standard is applicable to all rotating electrical machines except those covered by other national standards and IEC standards, e.g. IEC 60349.
Electrical machines within the scope of this standard may also be subject to superseding, modifying or additional requirements in other national standards and IEC standards, e.g. IEC 60079 and IEC 60092.
Note: If particular clauses of this standard are modified to meet special applications, for example machines subject to radioactivity or machines for aerospace, all other clauses apply insofar as they are compatible.
2 NORMATIVE REFERENCES
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
GB/T 2900.25-2008 Electrotechnical terminology – Rotating electrical machines (IEC 60050-411: 1996, IDT)
GB/T 21210-2016 Starting performance of single-speed three-phase cage induction motors (IEC 60034-12: 2016, IDT)
IEC 60027-1 Letter symbols to be used in electrical technology—Part 1: General
IEC 60027-4 Letter symbols to be used in electrical technology—Part 4: Rotating electric machines
IEC 60034-2 (all parts) Rotating electrical machines—Part 2: Standard methods for determining losses and efficiency from tests (excluding machines for traction vehicles)]
IEC 60034-3 Rotating electrical machines—Part 3: Specific requirements for synchronous generators driven by steam turbines or combustion gas turbines
IEC 60034-5 Rotating electrical machines—Part 5: Degrees of protection provided by the integral design of rotating electrical machines (IP code)—Classification
IEC 60034-6 Rotating electrical machines—Part 6: Methods of cooling(IC code)]
IEC 60034-8 Rotating electrical machines—Part 8: Terminal markings and direction of Rotation)
IEC 60034-15 Rotating electrical machines—Part 15: Impulse voltage withstand levels of form-wound stator coils for rotating a.c. machines)
IEC 60034-18 (all parts) Rotating electrical machines—Part 18: Functional evaluation of insulation systems
IEC 60034-18-41 Rotating electrical machines—Part 18-41: Partial discharge free electrical insulation systems (Type I) used in rotating electrical machines fed from voltage converters—Qualification and quality control tests
IEC TS 60034-25 Rotating electrical machines—Part 25: AC electrical machines used in power drive systems—Application guide
IEC 60034-29 Rotating electrical machines—Part 29: Equivalent loading and superposition techniques—Indirect testing to determine temperature rise
IEC 60034-30 (all parts) Rotating electrical machines—Part 30: Efficiency classes of A.C. motors (IE-code)
IEC 60038 IEC standard voltages
IEC 60060-1 High-voltage test techniques—Part 1: General definitions and test requirements)
IEC 60072 (all parts) Dimensions and output series for rotating electrical machines
IEC 60085 Electrical insulation—Thermal evaluation and designation
IEC 60204-1 Safety of machinery—Electrical equipment of machines—Part 1: General requirements)
IEC 60204-11 Safety of machinery—Electrical equipment of machines—Part 11: Requirements for HV equipment for voltages above 1000 V a.c. or 1500 V d.c. and not exceeding 36 kV)
IEC 60335-1: 2010 Household and similar electrical appliances—Safety—Part 1: General requirements)
IEC 60445 Basic and safety principles for man-machine interface, marking and identification—Identification of equipment terminals, conductor terminations and conductors)
IEC 60664-1 Insulation coordination for equipment within low-voltage systems—Part 1: Principles, requirements and tests)
IEC 61148 Terminal markings for valve de-vice stacks and assemblies and for power conversion equipment)
IEC 61293 Marking of electrical equipment with ratings related to electrical supply—Safety Requirements)
CISPR 11 Industrial, scientific and medical equipment—Radiofrequency disturbance characteristics—Limits and methods of measurement)
CISPR 14 (all parts) Electromagnetic compatibility—Requirements for household appliances, electric tools and similar apparatus
CISPR 16 (all parts) Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods
3 TERMS AND DEFINITIONS
For the purposes of this document, the terms and definitions given in GB/T 2900.25-2008 and the following apply.
3.1
额定值 ratedvalue
通常由制造商对电机在规定运行条件下所指定的一个量值。 注:额定电压或电压范围指的是线端额定电压或电压范围。 [GB/T2900.25—2008,定义 411-51-23]
3.2
定额 rating
一组额定值和运行条件。 [GB/T2900.25—2008,定义 411-51-24]
3.3
额定输出 ratedoutput
定额中的输出值。
3.4
负载 load
在给定时刻,通过电路或机械装置施加于电机的全部电量(发电机)和机械量(电动机)的数值。
注:改写 GB/T2900.25—2008,定 义 411-51-01。
3.5
空载(运行) no-load (operation)
电机处于零功率输出的旋转状态(其他均为正常运行条件)。
注:改写 GB/T2900.25—2008,定 义 411-51-02。
3.6
满载 fullload
电机以其定额运行时的负载。 [GB/T2900.25—2008,定义 411-51-10]
3.7
满载值 fullloadvalue
电机满载运行时的量值。 注:这一概念适用于功率 、转 矩 、电 流 、转 速等。 [GB/T2900.25—2008,定义 411-51-11]
3.8
停机和断能 de-energizedandrest
电机处在既无运动,又无电能或机械能输入时的状态。 [GB/T2900.25—2008,定义 411-51-03]
3.9
工作制 duty
电机所承受的一系列负载状况的说明,包括起动、电制动、空载、停机和断能及其持续时间和先后顺序等。
[GB/T2900.25—2008,定义 411-51-06]
3.10
工作制类型 dutytype
分为连续、短时、周期性或非周期性几种类型。周期性工作制包括一种或多种规定了持续时间的恒 定负载;非周期性工作制中的负载和转速通常在允许的运行范围内变化。
[GB/T2900.25—2008,定义 411-51-13]
3.11
负载持续率 cyclicdurationfactor
工作周期中的负载(包括起动与电制动在内)持续时间与整个周期的时间比,以百分数表示。 [GB/T2900.25—2008,定义 411-51-09]
3.12
堵转转矩 lockedrotortorque
电动机在额定电压、额 定 频 率 和 转 子 在 所 有 转 角 位 置 堵 住 时 在 其 转 轴 上 所 产 生 的 转 矩 的 最 小 测 得值。
[GB/T2900.25—2008,定义 411-48-06]
3.13
堵转电流 lockedrotorcurrent
电动机在额定电压、额 定 频 率 和 转 子 在 所 有 转 角 位 置 堵 住 时 从 供 电 线 路 输 入 的 最 大 稳 态 电 流 有 效值。
[GB/T2900.25—2008,定义 411-48-16]
3.14
(交流电动机的)最小转矩 pull-uptorque(ofana.c.motor)
电动机在额定电压、额定频率下,在零转速与对应于最大转矩的转速之间所产生的稳态异步转矩的 最小值。
注 1:本 定义不适用于转矩随转速增加而连续下降的异步电动机。 注 2:在 某些特定的转速下 ,除 了稳态异步转矩外 ,还 会产生与转子功角成函数关系的谐波同步转速。
在这些转速下 ,对 应于某些转子功角的加速转矩可能成为负值。 经验和计算表明这是一种不稳定的运行状态 ,谐 波同步转矩不会妨碍电动机的加速 ,可 从本定义中排除。
3.15
(交流电动机的)最大转矩 breakdowntorque(ofana.c.motor)
电动机在额定电压、额定频率下所产生的无转速突降的稳态异步转矩最大值。
注:本定义不适用于转矩随转速增加而连续下降的异步电动机。
3.16
(同步电动机的)失步转矩 pull-outtorque(ofasynchronousmotor)
同步电动机在额定电压、额定频率和额定励磁电流下,在同步转速时所能产生的最大转矩。
3.17
冷却 cooling
一种热量传递过程,电机中因损耗而形成的热量被传递给初级冷却介质,该介质可连续地被更换或
在冷却器中被次级冷却介质所冷却。 [GB/T2900.25—2008,定义 411-44-01]
3.18
冷却介质 coolant
传递热量的气体或液体介质。
[GB/T2900.25—2008,定义 411-44-02]
3.19
初级冷却介质 primarycoolant
温度低于电机某部件的气体或液体介质,它与电机的该部件相接触,并将其放出的热量带走。 [GB/T2900.25—2008,定义 411-44-03]
3.20
次级冷却介质 secondarycoolant
温度低于初级冷却介质的气体或液体介质,通过冷 却器或电机的外表面将初级冷却介质放出的热 量带走。
[GB/T2900.25—2008,定义 411-44-04]
3.21
直接冷却(内冷)绕组 directcooled (innercooled)winding
一种绕组,其冷却介质流经位于主绝缘内部作为绕组组成部分的空心导体、导管、风道或通道,与被 冷却部分直接接触,不管其取向如何。
注:在任何情况下 ,如 未标明“间 接”或“直 接”字 样则意味着是间接冷却绕组。
[GB/T2900.25—2008,定义 411-44-08]
3.22
间接冷却绕组 indirectcooledwinding
除直接冷却绕组以外的其他任何绕组。 注:在任何情况下 ,如 未标明“间 接”或“直 接”字 样则意味着是间接冷却绕组。 [GB/T2900.25—2008,定义 411-44-09]
3.23
附加绝缘 supplementaryinsulation
为了防止因主绝缘损坏而发生触电事故,在主绝缘之外增加的独立绝缘。
3.24
转动惯量 momentofinertia
物体的各个质点的质量与质点到规定轴线的距离(半径)平方乘积的总和(积分)。
3.25
热稳定 thermalequilibrium
电机发热部件的温升在半小时内的变化不超过1K 的状态。
注 1:热 平衡可以用时 间-温 升图来定义 ,即 相邻间隔半 小 时 的 起 点 和 终 点 之 间 的 连 线 每 半 小 时 有 1 K 或 小 于 1 K
的梯度或每小时有 2K 或小于 2K 的梯度。
注 2:改 写 GB/T2900.25—2008,定 义 411-51-08。
3.26
等效热时间常数 thermalequivalenttimeconstant
可取代几个单独的时间常数,以近似地确定绕组内电流发生阶跃性变化后的温度变化过程。
3.27
囊封式绕组 encapsulatedwinding
用模塑绝缘完全封闭或密闭的绕组。
[GB/T2900.25—2008,定义 411-39-06]
3.28
直流电动机电枢由静止电力变流器供电时的额定直流电流波形因数 ratedformfactorofdirect currentsuppliedtoad.c.motorarmaturefromastaticpowerconverter
在额定条件下,最大允许电流的有效值Irms,maxN 与其平均值IavN (一 个周期内的积分平均)之 比,见式(1):
3.29
电流纹波因数 currentripplefactor
波动电流的最大值Imax和最小值Imin之差与其2倍平均值Iav(一 个周期内的积分平均)之 比,见 式(2):
3.30
容差 tolerance
一个量的标称值与其测量值之间的允许偏差。
3.31
型式试验 typetest
对按照某一设计而制造的一台或几台电机所进行的试验,以表明这一设计符合一定的标准。
注:如果电机型式试验和额定值或其他性能有轻微偏差也可以认为是有效的。这个偏差宜经过协议允许。
[GB/T2900.25—2008,定义 411-53-01]
3.32
检查试验 routinetest
对每台电机在制造期间或完工后所进行的试验,以判明其是否符合标准。 [GB/T2900.25—2008,定义 411-53-02]
3.33
飞逸转速 runawayspeed
在调速器不起作用时发电机突然卸载后发动机/发电机组达到的最大转速。 注:对电动机来说 ,最 大过速出现在失去电源时 ,这 意味着电动机可能被连接的设备所驱动。 [IEC60050-411:1996,定义 811-17-23]
4 工作制
4.1 工作制的表达
用户有责任表明工作制。用户可用下述方法之一来表明工作制: a) 用数字表明负载不变或按已知的方式变化;
b) 用变化量的时间顺序图;
c) 在 S1~S10中选出一个繁复程度不低于所期望的工作制。 工作制的类型应符合4.2的规定,用适当的简称来表示,写在负载值后面。 各类周期持续系数在相应的工作制类型图中有表示。
用户通常不能提出电动机的转动惯量(JM )或 相对预热寿命 (TL),参 见附录 A。 制造商要提供此 类数据。
在用户未表明工作制时,制造商应认为是 S1工作制(连续工作制)。
4.2 工作制类型
4.2.1 S1工作制———连续工作制
保持在恒定负载下运行至热稳定状态,见图1。 本工作制简称 S1。
5 定额
5.1 定额的选定
制造商应按3.2的规定选定定额。在选定 定额时,制 造商应按 5.2.1~5.2.6 中的规定选取一种定额。定额类别应标志在额定输出后。如无定额类别,则认为是连续工作制定额。 当由制造商接入作为电机整体一部分的附件(如电抗器,电容等)时,额定值应归算至整个组合的电源边端子处。
注:本规定不适用于电机与电源之间所接的电力变压器。
当对用静止变流器馈电或供电的电机规定定额时,另 作专门考虑。IEC TS60034-25 给出了应用 导则。
5.2 定额类别
5.2.1 连续工作制定额
该种定额,电机可在满足本标准的要求下长期运行。 该种定额等级相应于 S1工作制,标志方法亦同 S1工作制。
5.2.2 短时工作制定额
该种定额,电机可在满足本标准的要求时在环境温度下起动,并在规定的时限内运行。 该种定额等级相应于 S2工作制,标志方法亦同 S2工作制。
5.2.3 周期工作制定额
该种定额,电机可在满足本标准的要求时,按指定的工作周期运行。 该种定额等级相应于 S3~S8工作制中的一种,标志方法亦同相应的工作制。 除非另有规定,周期性负载的持续时间为10 min,负载占空比应为下述数值之一:
15%,25%,40%,60%
5.2.4 非周期工作制定额
该种定额,电机可在满足本标准的要求时做非周期运行。 该种定额等级相应于非周期工作制 S9,标志方法亦同 S9工作制。
5.2.5 离散恒定负载和转速工作制定额
该种定额,电机可在满足本标准的要求时,能承受S10工作制的联合负载和转速做长期运行。在一 个工作周期内的最大允许负载应考虑到电机的所有部件,如 绝缘结构对于相对预期热寿命的指数规律 的正确性、轴承温度以及其他部 件的热膨胀等。 除非其他相关国家标准或IEC 标准另有规定,最 大负 载应不超过以 S1工作制为基准的负载值的 1.15 倍。 最小负载可为零,此 时电机处于空载或停机和断 能状态。这类定额的选用参见附录 A。
该种定额等级相应于 S10工作制,标志方法亦同 S10工作制。
注:其他相关国家标准或IEC 标准允许用限制绕组温度(或 温升)取 代基于 S1工 作制的负载标幺值规定最大负载。
5.2.6 等效负载定额
一种为试验目的而规定的定额,按其规定在满足本标准各项要求的同时,电机可在恒定负载下运行 直至达到热稳定,使定子绕组温升与在规定工作制的一个负载周期内的平均温升相同。
等效定额的定义宜考虑一个工作周期内负载,转速和冷却的变化。 如采用这类定额,标志为“equ”。
5.3 定额类别的选定
按一般用途制造的电机应具有连续工作制定额,并能以 S1工作制运行。
如用户未表明工作制,则认为是 S1工作制,其定额应为连续工作制定额。 对用于短时工作制定额的电机,其定额应以 S2工作制为基准,见4.2.2。 对用于可变负载或负载包括空载、停机和断能的 电机,其 定额应为以 S3~S8工 作制之一为基准的
周期工作制定额,见4.2.3~4.2.8。
对用于转速变化负载亦变化,包括过载的电机,其 定额应为以 S9工 作制为基准的非周期工作制定 额,见4.2.9。
对用于离散恒定负载,包括过载或空载(或停机和断能)的电机,其定额应为以S10工作制为基准的 离散恒定负载定额,见4.2.10。
5.4 各种定额类别的输出
在确定定额时:
对 S1~S8工作制,其恒定负载规定值应为额定输出,见4.2.1~4.2.8;
对 S9和 S10工作制,应以基于 S1工作制的负载基准值作为额定输出,见4.2.9和4.2.10。
5.5 额定输出
5.5.1 直流发电机
额定输出是指接线端子处的输出功率,应用瓦(W)表示。
5.5.2 交流发电机
额定输出是指接线端子处的视在功率,应用伏安(VA)连同功率因数表示。 除非与购买者另有规定,同步发电机的额定功率因数应为0.8滞后(过励)。 注:交流发电机的 P-Q 出力图(功 率图)表 明了运行限值 ,提 供了更多的发电机性能参数的信息。
5.5.3 电动机
额定输出是指转轴上的有效机械功率,应用瓦(W)表示。
5.5.4 同步调相机
额定输出是指接线端子处的无功功率,在超前(欠励)或滞后(过励)的条件下,应用乏(Var)表示。
5.6 额定电压
5.6.1 直流发电机
对在较小电压范围内运行的直流发电机,除非另有规定,其额定输出和电流应相应于该电压范围内 最大值,见7.3。
5.6.2 交流发电机
对在较小电压范围内运行的交流发电机,除非另有规定,其额定输出和功率因数应相应于该电压范 围内的任一数值,见7.3。
5.7 电压与输出的对应关系
按照各种不同的额定电压等级制造所有定额的电机是不现实的。通常,对于交流电机,考虑到设计 和制造因素,按照电机额定输出,高于1kV 的优先电压定额见表1。
5.8 多种定额电机
对于多种定额电机,每种定额在各个方面都应符合本标准。 对于多速电动机,应对每一转速规定定额。 当一额定参量(输出、电压、转速等)有若干个数值 或在两个限值内连续变化时,则 应按这些数值或
限值说明定额。本规定不适用于7.3规定的运行期间电压和频率变化或起动时的星-三角连接。
6 现场条件
6.1 概述
除非另有规定,电机在运行、停机、贮存和运输过 程中应适合于下述现场条件。 不同类型冷却器入 口处的温度见表5。对于现场运行条件偏差的修正,见第8章。
电机运行在本标准规定范围外的情况应特别考虑。
6.2 海拔
海拔应不超过1000 m。
6.3 最高环境空气温度
环境空气温度应不超过40 ℃。
6.4 最低环境空气温度
除非制造商和用户另行商定,对于任何电机,环境空气温度应不低于-15 ℃,但 下述电机的环境空 气温度应不低于0 ℃:
a) 额定输出大于3300kW(或 kVA)/1000r/min; b) 额定输出小于600 W(或 VA);
c) 带换向器; d) 带滑动轴承;
e) 以水作为初级或次级冷却介质。
6.5 冷却水温
参考冷却水温见表5。其他冷却水温见表10。冷却水温度应不低于+5 ℃。7)
7) 根据我国自然环境 ,如 有需要 ,冷 却水温应不高于 +33 ℃。
6.6 停机、贮存和运输
如在运输、贮存或安装后停机时的温度可能会低于6.4的规定时,用户应 通知制造商并规定所要求 的最低温度。
注:在长时间停机 、贮 存和运输后电机通电时可能需 要 特 别 的 测 试。 电 机 经 过 了 一 段 非 运 行 周 期 后 也 需 要 特 别 的 测试 ,具 体见制造商的使用说明。
6.7 氢气冷却介质的纯度
氢冷电机当冷却介质的含氢量不少于95%(按体积计)时,应能在额定条件下输出额定功率。 注:考虑到安全问题 ,当 混合气体中另一气体为空气时 ,氢 气含量无论在何种情况下均宜保持在 90%或 以上。 当按IEC60034-2(所有部分)的规定计算效率时,除 非制造商和用户之间另有协议,在 规定的压力
和再冷却温度下,气体混合物的标准成份应是 98%的 氢气和 2%的 空气 (按 体积计)。 风摩耗应按相应 的密度计算。
7 电气运行条件
7.1 电源
对直接连接到配电系统或用电系统的三相50 Hz或60 Hz交流电机的额定电压应符 合IEC60038 所规定的标称电压。
注:大型高压交流发电机的电压可按最佳性能选取。 对用静止变流电源供电的交流电动机,电压、频率和波形的规定均不适用,额定电压应按协议规定。 根据IEC60034-18-41 具 有 Ⅰ 型 绝 缘 结 构,设 计 为 电 压 源 变 频 器 供 电 的 电 机,制 造 商 能 根 据
IEC60034-18-41给绝缘结构标注脉冲电压等级(IVIC)。这种情况时,绝缘 结构 相-相 间宜满足 IVICC
级,相-地间宜满足IVICB 级或制造商和用户之间协定的等级。IVIC 等级应标注在文件中和标注在铭 牌上更好(见10.2)。
注:变频器供电电机特殊考虑的更多信息见IECTS60034-25。
当发生交流电动机母线的任何切换或快速重合闸时,例 如,其 电压的供给由电网规定的要求控制, 会导致非常高的峰值电流危及定子绕组端部和产生非常高的峰值转矩,甚至高达20倍额定转矩危及机 械结构包括联轴器和被驱动或正在驱动的设备,因此 母线切换或快速重合闸仅在电机和被驱动设备制 造商接受并在规格书中写明的情况下才被允许。 对于额定容量小于或等于 10 MW 或 10 MVA 的电 机,超过1.5倍开路时间常数的 慢速重合闸是被允许的。对于额定容量大于 10 MW 或 10 MVA 的电 机,被允许的最小慢速重合闸时间宜由系统集成商通过完整系统的瞬态分析确定,并且如果电机和被驱 动设备制造商接受,则这个最小慢速重合闸时间被允许。
7.2 电压和电流的波形和对称性
7.2.1 交流电动机
7.2.1.1 对用于由交流发电机供电(无论是地区 供电或经电网供电),频 率为固定的电源上的交流电动 机,供电电压谐波电压因数(HVF)应不超过以下数值:
———对单 相 电 动 机 和 三 相 电 动 机,包 括 同 步 电 动 机 但 不 包 括 N 设 计 电 动 机 (见 GB/T21210— 2016),制造商如无其他说明,供电电压的谐波电压因数不超过0.02;
———N 设计电动机供电电压谐波电压因数应不超过0.03。
HVF 值应按式(4)计算:
三相交流电动机应能在三相电压系统的电压负序分量不超过正序分量的 1%(长 期运行),或 不超 过1.5%(不超过几分钟的短时运行)且零序分量不超过正序分量1%的条件下运行。
即使 HVF 和负序分量和零序分量的限值在电机额定负载运行时同时发生,也 不应导致在电动机 中产生任何有害的温度。其温升允许超过本标准规定限值,但建议不宜超过10K。
注:在大型单相负载(如 感应电炉)附 近 ,在 农 村 特 别 是 在 工 业 和 民 用 混 合 的 用 电 系 统 ,电 源 畸 变 可 能 超 出 上 述 限 值。对此 ,有 必要达成专门协议。
7.2.1.2 对用静止变流电源供电的交流电动机,应容许较高的电源电压谐波含量。见IECTS60034-25。
注:当电源电压明显为非正弦时 ,例 如用静止变流器供电 ,其 全波和基波的有效值均会影响交流电机的性能。
7.2.2 交流发电机
三相交流发电机应适用于下述供电回路,该回路供以平衡正弦波电压时: a) 谐波电流因数(HCF)不超过0.05。
b) 负序和零序电流分量均不超过正序分量的5%。
HCF 应按式(5)计算:
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