变频调速三相异步电动机的试验

李吉贵，胡佳奇

(1 佳木斯防爆电机研究所，黑龙江佳木斯154005：2 哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)

0 引言

电机可满足正转、反转、四象限运行及各种工作制运行要求。工作状态分电动机、发电机、制动状态等。其特点是电机的额定频率是根据生产机械的基本转速而选的，从理论上讲是任意的，但通常在6Hz ～60Hz 之间。电机的极数也是根据机械的基本转速与频率协调考虑而定的。一旦额定频率点选好后，在额定频率及以下的响应频率范围内能输出由该电机标称功率决定的额定转矩;在额定频率以上的相应频率范围内能输出电机的标称功率。由变频器做为电机的电源，谐波比工频要高，损耗也增加，对温升及性能都有影响。电机拖动负载有恒转矩、恒功率的二次方负载等，而各种负载对电机性能要求也各有侧重。这些都区别于普通电动机，所以在按GB/T 1032—2012《三相异步电动机试验方法》对电机进行试验的基础上，对试验要求、试验项目及方法作补充后，最终确定的性能数据，方能满足电力拖动的需要。

目前国家已经颁布实施了GB/T 22670—2008《变频器供电三相笼型感应电动机试验方法》标准，为帮助读者更好地领会上述方法的内涵，特对变频电机的试验方法做相应的总结。

1 试验要求

变频器做电源具备v/f 控制、矢量控制功能，当任意频率恒定电压可调，任意电压点恒定频率可调。选电压型变频器，SPWM 正弦波脉宽调制，次之为PWM 脉宽调制。变频器应具有低频电压补偿功能，并选用合适的载波频率，保持输出额定电压。变频器容量与电机功率相适应，不能大到不匹配。试验电源及试验仪器应符合GB/T 1032及GB/T 22670 标准的规定。

2 变频电动机的各项试验方法

2.1 电机的一般试验项目如空载试验、堵转试验、负载试验、热试验等应按GB/T 1032 及GB/T 22670标准的规定进行。其中堵转试验的目的是测定堵转电流、堵转转矩、堵转功率在额定频率下进行，电机的电源不能用变频器(变频器容量足够大可以使用)。可用工频电源，电机堵转电流、堵转转矩不是性能的保证值，可以不做堵转试验。当电机的参数值需要实测时，就应按GB/T 1032 进行堵转试验。

2.2 分别对电机的恒转矩段和恒功率段转矩-转速特性曲线族及恒转矩段电流-转速特性曲线族测定。

2.2.1 电机一般都在低频起动，起动电流不超过额定电流的2 倍，预置起动模式可以充分利用电机最大转矩，以满足起动转矩和加减速度的要求。须测出电机不同频率时的转矩-转速特性曲线族及其对应的电流、转速特性曲线族，这是电力拖动系统所需要的重要特性曲线，且是电机制造厂应提供的。

2.2.2 最低起动频率的确定

额定频率时的转差频率可定为最低起动频率。

2.2.3 曲线族的曲线数量

(1)恒转矩段最低起动频率、额定频率点和在两者之间选择2 ～3 点(根据使用需要)做每个频率点转矩、转速特性曲线及其对应的电流曲线，由于在低频时最大转矩逐渐降低，所以为了保持基本不变，试验时要进行电压补偿。

每一频率点fx在对应的电压ux的确定，按uH/fH等于常数来确定(并对低频进行电压补偿)。

式中，fH—额定频率，Hz;uH—fH对应的额定电压，V;ux—fx对应的电压，V。

图1 为恒转矩段转矩、转速特性曲线族，图2 为恒转矩段电流、转速特性曲线族。

图1 恒转矩段转矩、转速特性曲线族

图2 恒转矩段电流、转速特性曲线族

(2)恒功率段为额定频率以上频率在最高频率之间选2 ～3 频率点(必须包括最高频率点)测转矩、转速特性曲线族(电压、功率不变)，图3 为恒功率段转矩、转速特性曲线族。

图3 恒功率段转矩、转速曲线族

其中，T—转矩(N·m);fx1＜fx2＜fx3＜fxn;fxn—电机最高转速对应的最高频率(每个电机最高转速是不固定的)。

(3)若在低频进行电压补偿，图1 中曲线最大转矩基本相等，即在额定频率以下最大转矩点为恒定，再将图2 各曲线最大转矩点连成线，即得出最大转矩、转速特性曲线，如图4。

图4 最大转矩、转速特性曲线

3 最大转矩的测定

建议用转矩测量仪法，测取被试电机的转矩、转速特性曲线(共7 条，每条曲线均测)，最大转矩从曲线上求取。曲线可用自动记录仪直接描绘，否则可用人工描绘。

3.1 额定转矩的确定

式中，Px—fx对应的功率，kW;PH—额定功率，kW;nx—fx对应的转速，r/min;THX—对应fx的额定转矩，N·m。

3.2 临界转差率的确定

临界转差率sm指对应最大转矩的转差率。

3.3 最大转矩的确定

每个频率对应的曲线sm确定后，在恒转矩段可以测这点最大转矩。恒功率段最大转矩可以用近似计算办法算出，就比较省时省力。

4 结语

变频调速电动机的额定频率是根据基本转速确定，频率不都是50Hz，由额定频率点为界限，分恒转矩范围和恒功率范围。低频起动及起动模式也不同，多种工作制决定了相关试验项目不同于普通电动机。文中重点介绍了变频三相异步电动机的试验项目在GB/T 22670—2008 标准中没有涉及到的特殊要求，为相关人员提供参考。

［1］ GB/T 1032—2012 三相异步电动机试验方法.

［2］ GB/T 22670—2008 变频器供电三相笼型感应电动机试验方法.

［3］ 张燕宾.SPWM 变频调速应用技术.机械工业出版社，2006.1.