如何进行电动机杂散损耗分析？

对于直接传动的机组，水泵的轴功率Pa等于电动机的输入功率Pgr和电动机的总损耗ΣP之差，或等于电动机的输入功率Pgr和电动机的效率之积，即

或

（一）异步电动机的总损耗

式中：Pti为定子铁损；Pj为机械损耗；Pt1为定子铜耗；Pt2转子绕组的铜损；Pz为杂散损耗。Pti和Pj可从空载试验中求得。

Pt1可按（3-51）式计算：

式中：i1为定子相电流，A；Rw为换算到基准工作温度时的定子相电阻，Ω，其换算公式如下。

式中：k为常数，对于铜绕组取235，对于铝绕组取238；tw为基准工作温度（对于A、E、B级绝缘为75℃；对于F、H级绝缘为115℃）；te为实际冷状态时绕组的温度（℃）；Re为实际冷状况时绕组的相电阻Ω（三相平均值）；Y接法时为Re=Rt；Δ接法时为Re=Rt，其中Rt为在电动机出线端上量得的三个电阻数值的算术平均值。

定子绕组直流电阻的测量可采用双臂电桥法（凯文尔电桥法）或电压降法（电压电流表法）。定子绕组温度的测量，可采用温度计法或电阻法。

转子绕组铜耗Pt2可按下式计算：

式中：Pdc为电磁功率；Sw为换算到基准温度时的转差率数值。

Pdc和Sw的换算公式如下：

式中：Sz为输入功率为P1时测得的转差率；tz为试验时转子绕组的温度，如无法实测，可用温升试验时定子绕组温度代替，此时t=θ+tr（其中θ为定子绕组的温升，由电机温升试验求得；tr为负载试验时周围冷却介质的温度）。

杂散损耗Pz可按下式确定：

式中：Pzg为基频杂散损耗，可用抽出转子法测定；Pzk为高频杂散损耗，可用异步电动机反转法测定。

电动机的杂散损耗与电动机设计、制造工艺密切相关，其值难以精确测定。IEC国际标准规定，杂散损耗按输入功率的0.5%计算。国标GB755-81规定，对于中心高为315mm以上的异步电动机，其杂散损耗为额定输入功率的0.5%。当电动机功率不等于额定值时，杂散损耗应按定子电流平方成正比的关系进行修正。对于中心高等于或小于315mm的铸铝转子三相异步电动机，根据实测统计，其杂散损耗可达额定输入功率的2%～4%。为此，应采用实测法测定，但当现场无测试条件时，杂散损耗亦可按下式估算：

式中：Pa为电动机输出功率；kz为电动机杂耗系数，可从表3-10查得。

表3-10　电动机杂耗系数（kz）表

对于一般的小型鼠笼式铸铝转子三相交流电动机下列统计数据可供参考：①杂散损耗占额定输出功率的2%～5%；②杂散损耗占电动机总损耗的20%～30%；③基频杂散耗占总杂散耗的10%～20%，高频杂散耗占总杂散耗的80%～90%。

（二）同步电动机的总损耗

同步电动机的总损耗包括除上述异步电动机的5项损耗外，还应计及励磁损耗。励磁绕组的基本铜耗Pcuf可按下式计算：

式中：Ifn为额定励磁电流；Rfw为基准工作温度时，励磁绕组的直流电阻。

（三）异步电动机空载试验

1.试验目的

异步电动机的空载试验，是在定子外施加额定频率的电压，转子不带任何负载的空载运转状态下进行的。空载试验的目的是：①测定电动机的空载电流，空载损耗以及与外施电压的关系；②从空载损耗中分离出铁耗Pti和机械损耗Pj。(www.xing528.com)

2.试验内容及方法

空载试验时应测量三相电压、三相电流及输入功率。其试验接线如图3-34所示。电压表一般接在电机端。容量较大的高压电机，有可能作空载试验时也须使用仪用互感器。

图3-34　异步电动机空载试验线路图

由于空载时电动机的功率因数较低，一般不超过0.2，为了保证测量的准确度，最好采用低功率因数瓦特表。电流表和功率表的电流线圈的量程，按可能出现的最大空载电流选取。容量较大、电压较高的电动机，有可能做空载试验时，也需要用仪用互感器。空载试验要点是：①为使空载损耗达到稳定，在测量空载特性前，电动机应空载运转一段时间：10kW以下的电动机约为20～30min；10～100kW的电动机为30～40min；100kW以上的电动机为40～80min。②测量空载特性时，用三相调压器来调节加在定子绕组上的电压，试验时电压应从110%～125%额定电压开始读取第一点，记录三相线电压、三相电流和输入功率的数值。然后逐步降低电压直到转差率显著增大，定子电流开始回升为止（一般为额定电压的20%～25%以下）。以同样方式量取7～9点。建议在下列电压测量空载特性曲线：1.2，1.1，1.0，0.9，0.5，0.3，0.2。③测试完毕时，立即断电停机，当即测定定子绕组热态电阻，以便计算铜耗。

3.试验结果计算

异步电动机空载运转时，输入功率全部消耗在定子铜耗，铁耗（包括空载杂散损耗）和机械损耗上，转子铜耗可忽略不计。

空载定子铜耗按下式计算：

式中：I0φ及I0为空载相电流及线电流；Rφ及R为试验温度下定子绕组相电阻及线电阻。

空载输入功率P0减去空载铜耗即为铁耗与机械损耗之和P0'：

为了将铁耗和机械损耗予以分离，常采用曲线延长法。绘制铁耗与机械损耗之和与电压的关系曲线P0'=f（U0/UH）2，延长曲线的直线部分与纵轴交于P点。P点的纵坐标即为电动机的机械损耗，如图3-35所示。应注意在电压很低时，铁耗将因转差率的增大而增大。在分离铁耗和机械耗时，曲线的这一部分不应考虑。

图3-35　铁耗与机械损耗的分离

（四）异步电动机负载试验

1.试验目的和要求

负载试验是在额定电压、额定频率下改变电动机负载，以测取电动机工作特性的基本试验。

电动机工作特性曲线是在额定电压、额定频率（50Hz±0.5Hz）下表示以输入功率Pgr、定子电流I1、效率η、功率因数cosφ以及转差率S与输出功率Pa为函数的关系曲线，如图3-36所示。从电动机工作特性曲线上可求得水泵机组在某工况下，由实测电动机输入功率Pgr或定子电流I1查得对应的输出功率Pa和效率η，以鉴定装置的工作性能。

图3-36　电动机工作特性曲线

在负载试验时，要求测量三相电压、三相电流，输入功率和转差率。

2.试验内容和方法

工作特性曲线应在电动机的温度接近正常工作温度时测取。试验时，始终保持端电压为额定值，调节负载（根据泵站的具体条件可调节水泵流量Q，或改变扬程来调节电动机负载）。试验时使被试电机的负载在（1.25～0.25）额定负载内变动（可按三相电流来控制），其间共测取5～8点，每点均应测量三相电压、三相电流、输入功率、转差率、定子绕组温度。试验完毕后，应立即断电停机，用电桥法测定定子绕组的电阻，也可以在电动机运行时带电测量。

3.分析与计算

（1）功率因数按下式计算：

式中：Pgr为电动机的输入功率，W；I为定子线电流（平均值），A；U为线电压，V。

（2）工作特性曲线的绘制。将不同负载下量取的数据，按上述方法逐点计算效率和功率因数，绘制如图3-37所示的工作特性曲线。

图3-37　电动机实测工作特性曲线

（五）测量仪表和仪用互感器的精度等级

电流表、电压表、瓦特表以及低功率因数瓦特表，均采用0.5级精度；易用互感器采用0.2级精度。当电压为500V或者500V以上时，允许采用0.5级的电流互感器；电桥和转速表采用0.5级精度。为了减少测量误差，应正确选择测量仪表的量程，尽可能地使所测数值在30%～95%仪器测量范围内。