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抽油機(jī)用永磁同步電動機(jī)選型技術(shù)要求,二O一三年五月,Q/SH0451-2012,永磁同步電動機(jī)在抽油機(jī)上的應(yīng)用分析,一標(biāo)準(zhǔn)背景及起草過程,主要內(nèi)容,三標(biāo)準(zhǔn)條文說明解釋,永磁同步電動機(jī)在現(xiàn)場使用應(yīng)注意的幾個問題,第一部分,標(biāo)準(zhǔn)背景及起草過程,根據(jù)股份公司2010年中國石化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目計劃（項(xiàng)目計劃編號2010-044），為規(guī)范永磁同步電動機(jī)的選用，促進(jìn)企業(yè)提高節(jié)能技術(shù)水平和管理水平，由中國石油化工股份有限公司勘探開發(fā)事業(yè)部提出，中國石油化工股份有限公司科技開發(fā)部歸口，勝利油田分公司技術(shù)檢測中心負(fù)責(zé)起草該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。,1任務(wù)來源,2目的意義,永磁同步電動機(jī)與異步電動機(jī)相比，具有啟動轉(zhuǎn)矩大、高效區(qū)寬、功率因數(shù)高（可達(dá)0.9以上）等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被油田所接受，并成為了抽油機(jī)動力裝置主要設(shè)備。但目前進(jìn)入油田市場的永磁電動機(jī)品牌繁雜，質(zhì)量、性能、節(jié)電效果不一，而其檢測評價沒有相關(guān)的國標(biāo)、行標(biāo)，某些參數(shù)只能以異步電動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)作為參考，但其特有參數(shù)，比如：反電勢點(diǎn)等沒有可參考的依據(jù)，為對進(jìn)入油田市場的永磁電動機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)、現(xiàn)場使用條件進(jìn)行規(guī)范，特編寫本標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的起草和出臺，將有助于采購部門及使用部門科學(xué)、合理的對抽油機(jī)用永磁同步電動機(jī)的性能進(jìn)行評價，有助于規(guī)范油田市場。,3起草工作簡要過程,標(biāo)準(zhǔn)起草工作小組先后奔赴現(xiàn)場使用數(shù)量較大、用戶反映良好的5個永磁同步電動機(jī)制造廠，針對永磁同步電動機(jī)的特點(diǎn)，對永磁同步電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)以及技術(shù)使用難點(diǎn)進(jìn)行了交流，主要交流問題包括：1.1電動機(jī)的機(jī)座號與轉(zhuǎn)速及功率的對應(yīng)關(guān)系；1.2電動機(jī)在功率、電壓、頻率為額定值時，其空載損耗、效率和功率因數(shù)保證值；1.3額定電壓下，電動機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比應(yīng)不低于的保證值；1.4額定電壓下，電動機(jī)堵轉(zhuǎn)電流與額定電流之比；1.5不同負(fù)載下效率、功率因數(shù)的變化；1.6空載反電勢的測定；1.7是否具備相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法；1.8了解各廠家電動機(jī)使用的磁鋼性能以及定子、轉(zhuǎn)子矽鋼片的使用情況。,1永磁同步電動機(jī)生產(chǎn)廠家調(diào)研,統(tǒng)計2007年以來的的試驗(yàn)室測試數(shù)據(jù)，主要包括空載測試參數(shù)、負(fù)載測試參數(shù)、堵轉(zhuǎn)測試參數(shù)。2007年永磁同步電動機(jī)試驗(yàn)室測試數(shù)據(jù)，包括不同功率、不同極數(shù)永磁同步電動機(jī)的空載損耗、空載反電勢，不同負(fù)載率下的電動機(jī)功率因數(shù)、電動機(jī)效率。2008年、2010年永磁同步電動機(jī)試驗(yàn)室測試數(shù)據(jù)，包括不同功率、不同極數(shù)永磁同步電動機(jī)的空載損耗、空載反電勢，不同負(fù)載率下（負(fù)載率為25%、50%、75%、100%、120%）的電動機(jī)功率因數(shù)、電動機(jī)效率。,2試驗(yàn)室試驗(yàn),3起草工作簡要過程,,空載電參數(shù)測試原理圖,3起草工作簡要過程,2試驗(yàn)室試驗(yàn),試驗(yàn)室效率測試接線示意圖,3起草工作簡要過程,2試驗(yàn)室試驗(yàn),試驗(yàn)室電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩測量裝置示意圖1.連接法蘭盤2.傳力杠桿3.傳感器4.上安裝板組件5.調(diào)整墊塊6.下安裝板組件7.數(shù)據(jù)處理單元8.PC機(jī),3起草工作簡要過程,2試驗(yàn)室試驗(yàn),永磁同步電動機(jī)在堵轉(zhuǎn)時振動較劇烈，各個轉(zhuǎn)矩分量都是變換很快的瞬態(tài)量，這些都使永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速測試較異步電機(jī)困難，目前國內(nèi)還沒有永磁同步電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩測試儀器，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩都是根據(jù)理論計算得出，無法實(shí)現(xiàn)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的實(shí)測，造成電機(jī)生產(chǎn)廠家的標(biāo)注混亂，與電機(jī)實(shí)際堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩相差大。轉(zhuǎn)矩測試采用的電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩測試裝置，能在1s內(nèi)采集600個點(diǎn)，并通過信號調(diào)理模塊將應(yīng)變電信號轉(zhuǎn)換成232格式，通過電腦可清晰的看出瞬時堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)并通過軟件計算出電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。電動機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩具體測試方法是將鋼臂一端固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，另一端放在壓力傳感器上。對電機(jī)施加電壓，測試其堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。,3起草工作簡要過程,2試驗(yàn)室試驗(yàn),主要包括2008年、2010年現(xiàn)場永磁同步電動機(jī)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)。,3起草工作簡要過程,3現(xiàn)場測試,4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,5征求其他油田有關(guān)單位和專家的意見，提出本標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿,統(tǒng)計2007年以來的的試驗(yàn)室及現(xiàn)場試驗(yàn)、測試數(shù)據(jù)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括：4.1空載損耗、空載反電勢；4.2不同負(fù)載下的電動機(jī)效率、功率因數(shù)；4.3堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、堵轉(zhuǎn)電流；4.4現(xiàn)場運(yùn)行電壓、功率因數(shù)及電動機(jī)功率利用率等參數(shù)。,第二部分,永磁同步電動機(jī)在抽油機(jī)上的應(yīng)用分析,抽油機(jī)用節(jié)能電動機(jī)主要包括雙功率電機(jī)、直線電機(jī)、高轉(zhuǎn)差電機(jī)、電磁調(diào)速電機(jī)、磁阻電機(jī)、抽油機(jī)專用永磁同步電機(jī)、齒輪減速電機(jī)等，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果說明，抽油機(jī)專用永磁同步電動機(jī)是近幾年不斷發(fā)展不斷完善的電動機(jī)，任何抽油機(jī)上都可以應(yīng)用，節(jié)電效果最好。特別其容性無功特性是其他電機(jī)無法比擬的。因此在抽油機(jī)上應(yīng)為首選電機(jī)。,1抽油機(jī)用節(jié)能電機(jī),1抽油機(jī)用節(jié)能電機(jī),2替代異步電機(jī)優(yōu)勢,1、效率與功率因數(shù)高異步電機(jī)在工作時，轉(zhuǎn)子繞組要從電網(wǎng)吸收部分電能勵磁，消耗了電網(wǎng)電能，這部分電能最終以電流在轉(zhuǎn)子繞組中發(fā)熱消耗掉，該損耗約占電機(jī)總損耗的20~30%，它使電機(jī)的效率降低。該轉(zhuǎn)子勵磁電流折算到定子繞阻后呈感性電流，使進(jìn)入定子繞阻中的電流落后與電網(wǎng)電壓一個角度，造成電機(jī)的功率因數(shù)降低。另外，從永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因數(shù)曲線可以看出，異步電動機(jī)在負(fù)載率<50%時，其運(yùn)行效率和運(yùn)行功率因數(shù)大幅度下降，所以在抽油機(jī)上運(yùn)行時效率不高。永磁同步電動機(jī)在轉(zhuǎn)子上鑲嵌了永磁體后，由永磁體來建立轉(zhuǎn)子磁場，在正常工作時轉(zhuǎn)子與定子磁場同步運(yùn)行，轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流，不存在轉(zhuǎn)子電阻損耗，只此一項(xiàng)可提高電機(jī)效率4%~5%。由于在永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流勵磁，定子繞組有可能呈純阻性負(fù)載，使電機(jī)功率因數(shù)幾乎近于1.,2替代異步電機(jī)優(yōu)勢,永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖,2、啟動轉(zhuǎn)矩大異步電機(jī)啟動時，要求電機(jī)具有足夠大得啟動轉(zhuǎn)矩，但又希望啟動電流不要太大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過大的電壓降落而影響接在電網(wǎng)上的其他電機(jī)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，啟動電流過大時，將使電機(jī)本身受到過大電磁力的沖擊，如果經(jīng)常啟動，還有使繞組過熱的危險。永磁同步電動機(jī)一般也使用異步啟動方式，由于永磁同步電動機(jī)在正常工作時轉(zhuǎn)子不起作用，在設(shè)計永磁同步電動機(jī)時，可使轉(zhuǎn)子繞組完全滿足高啟動轉(zhuǎn)矩的要求，例如使啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)由異步電機(jī)的1.8倍上升到2.5倍，甚至更大，較好的解決了動力設(shè)備中的“大馬拉小車”的現(xiàn)象。,2替代異步電機(jī)優(yōu)勢,3、工作溫升降低由于異步電機(jī)工作時，轉(zhuǎn)子繞組有電流流動，而這個電流完全以熱能的形式消耗掉，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生大量的熱量，使電機(jī)的溫升升高，影響了電機(jī)的壽命。由于永磁同步電動機(jī)效率高，轉(zhuǎn)子繞組中不存在電阻損耗，定子繞組中較少有或幾乎不存在無功電流，使電機(jī)溫升低，延長了電機(jī)的使用壽命。,2替代異步電機(jī)優(yōu)勢,4、對電網(wǎng)運(yùn)行的影響因異步電機(jī)的功率因數(shù)低，電機(jī)要從電網(wǎng)中吸收大量的無功電流，造成電網(wǎng)、輸變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中有大量無功電流，進(jìn)而使電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)下降，加重了電網(wǎng)及輸變電設(shè)備的負(fù)荷，同時無功電流在電網(wǎng)、輸變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中均要消耗部分電能，造成電力電網(wǎng)效率變低，影響了電能的有效利用。同樣由于異步電機(jī)的效率低，要滿足輸出功率的要求，勢必要從電網(wǎng)多吸收電能，進(jìn)一步增加了電網(wǎng)能量的損失，加重了電網(wǎng)負(fù)荷。在永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流勵磁，電機(jī)的功率因數(shù)高，提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，使電網(wǎng)中不再需要安裝補(bǔ)償器。同時，因永磁同步電動機(jī)的效率高也節(jié)約了電能。,2替代異步電機(jī)優(yōu)勢,使用抽油機(jī)專用永磁電機(jī)替代普通電機(jī)，電動機(jī)的容量減少，工作電流大幅度下降，自身損耗和線路損耗大幅度減少，經(jīng)濟(jì)效益顯著，主要包括以下4個方面。,1.抽油機(jī)專用永磁同步電動機(jī)具有啟動轉(zhuǎn)矩大、效率和功率因數(shù)高、無轉(zhuǎn)差及過負(fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可使配套三相異步電動機(jī)功率降低1-2個功率段。每臺30kW永磁高效同步電動機(jī)替代55kW異步電機(jī)平均節(jié)電1.5kW左右，按年運(yùn)行8000h計算，每年可節(jié)電12000kWh。,3替代異步電機(jī)效益分析,3.由于變壓器、電動機(jī)容量的降低，可使供電線路電流下降、功率因數(shù)提高，可使供電系統(tǒng)在不改變原來供電設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加系統(tǒng)的供電能力。功率因數(shù)的提高可使電流、視在功率減小1/2以上，在不增加變電所的容量的情況下，相當(dāng)于變電所增容50%。,2.電流下降使得線路損耗下降。變壓器至電動機(jī)的電纜長度約為100m,截面積為25mm2。電流的下降，使單井低壓電纜有功損耗減少0.5—0.7kW；變壓器容量的減少，自身損耗減少0.3kW左右；一條帶10口井的6000V線路可減少高壓線路損耗約3.9kW。,3替代異步電機(jī)效益分析,4.永磁同步電動機(jī)可在容性負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行，低壓側(cè)不需要增加任何電容補(bǔ)償，就可使線路的功率因數(shù)達(dá)到0.9以上；由于變壓器呈感性負(fù)載，可以和電動機(jī)進(jìn)行一部分的無功補(bǔ)償，因此高壓側(cè)的功率因數(shù)可達(dá)到0.95以上，減少電容補(bǔ)償費(fèi)用。,3替代異步電機(jī)效益分析,永磁同步電動機(jī)機(jī)在抽油機(jī)上的應(yīng)用，人們最擔(dān)心的是退磁問題。曾抽測6個生產(chǎn)廠家的12臺在用永磁同步電機(jī)，其中4家的主要參數(shù)合格率為零，主要是用磁體的質(zhì)量不過關(guān)；2家的全部合格。不合格的主要原因是：據(jù)調(diào)研，國內(nèi)永磁體正規(guī)生產(chǎn)廠的設(shè)備先進(jìn)，檢驗(yàn)設(shè)備齊，工藝過程全部真空化，產(chǎn)品的質(zhì)量好。一些設(shè)備陳舊，檢驗(yàn)設(shè)備不全，工藝落后的廠家生產(chǎn)的永磁體各項(xiàng)性能參數(shù)很難做到長期穩(wěn)定。因此，必須要求該電機(jī)廠選用正規(guī)生產(chǎn)廠家的永磁體。,4現(xiàn)場使用的幾個問題,1.退磁問題,五類磁鋼：鋁鎳鈷磁鋼、鐵氧體磁鋼、燒結(jié)釹鐵硼、粘接釹鐵硼、釹鐵硼磁鋼每類產(chǎn)品按最大磁能積大小劃分若干個牌號：N35—N52,N35M—N50M，N30H—N48H,N30SH—N45SH，N28UH—N35UH,N28EH—N35EH磁鋼N38SH：N38是磁鋼性能標(biāo)號，SH是耐溫標(biāo)號，耐溫120度。,1.退磁問題,4現(xiàn)場使用的幾個問題,為此，我們可以從永磁同步電機(jī)中拆出所有永磁體，從每臺中隨機(jī)抽取幾塊，用大塊稀土永磁無損測量裝置測試永磁體的剩磁、磁感矯頑力、內(nèi)稟矯頑力、最大磁能積，與標(biāo)準(zhǔn)比對，即可知道永磁體是否退磁。選擇合理標(biāo)號的磁鋼，可以有效防止電退磁。,1.退磁問題,4現(xiàn)場使用的幾個問題,抽油機(jī)電機(jī)運(yùn)行時負(fù)載率都很低，而啟動時又需要大的啟動轉(zhuǎn)矩，因此，人們在選擇永磁同步電機(jī)時總希望啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)大的電機(jī)，這樣可以降低抽油機(jī)配備電機(jī)的額定功率，進(jìn)而提高電機(jī)的負(fù)載率，達(dá)到節(jié)電之目的。但在抽油機(jī)工作狀況下，部分生產(chǎn)廠家的永磁同步電機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)遠(yuǎn)低于說明書中的指標(biāo)，故抽油機(jī)啟動困難，甚至無法啟動。主要原因是：低壓線路較長，啟動電流過大（實(shí)測在10倍額定電流以上，有的在啟動開始的前2個周波達(dá)到18倍），導(dǎo)致變壓器及低壓線路的壓降很大，永磁同步電機(jī)在嚴(yán)重欠壓狀態(tài)下啟動。,2.啟動問題,4現(xiàn)場使用的幾個問題,3家生產(chǎn)廠的永磁同步電機(jī)測試結(jié)果,2.啟動問題,4現(xiàn)場使用的幾個問題,額定電壓下啟動轉(zhuǎn)矩大且啟動電流也大的永磁同步電機(jī)在抽油機(jī)工作狀態(tài)下啟動轉(zhuǎn)矩反而小，因此，在抽油機(jī)上考慮永磁同步電機(jī)的啟動性能時，僅僅考慮啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)是不夠的，還應(yīng)當(dāng)考慮啟動電流的影響。,2.啟動問題,4現(xiàn)場使用的幾個問題,（1）空載反電勢：每臺永磁同步電機(jī)都有一個不同的空載反電勢，測取方法是：①用同種轉(zhuǎn)速的永磁同步電機(jī)軸對軸連接，一臺定子接通三相交流電，達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時，測試另一臺被拖動電機(jī)定子的開路電壓即為空載反電勢。②用電流拐點(diǎn)法測試電動機(jī)反電勢。實(shí)際冷態(tài)下，電動機(jī)在額定電壓、額定頻率下空載穩(wěn)定運(yùn)行后，調(diào)整輸入電壓繪制電流曲線，根據(jù)曲線找出電流拐點(diǎn)，此時對應(yīng)的電動機(jī)端輸入電壓即為該電動機(jī)的空載反電勢。,3.功率因數(shù)與電機(jī)反電勢,4現(xiàn)場使用的幾個問題,多功率異步電機(jī)空載特性曲線,3.功率因數(shù)與電機(jī)反電勢,4現(xiàn)場使用的幾個問題,永磁同步電機(jī)空載特性曲線,3.功率因數(shù)與電機(jī)反電勢,4現(xiàn)場使用的幾個問題,（2）臨界反電勢：在一定負(fù)載下，連續(xù)調(diào)整永磁同步電機(jī)的定子電壓，用FLUK43B電力分析儀測試永磁同步電機(jī)的瞬時無功功率，并用萬用表測試電壓，當(dāng)FLUK43B測取的無功功率即不顯示“C”（容性無功）也不顯示“L”（感性無功）時對應(yīng)的定子電壓即為該負(fù)載下的臨界反電勢，此時的無功功率最小。,4現(xiàn)場使用的幾個問題,（3）負(fù)載率、定子電壓對（無功功率）功率因數(shù)的影響對不同額定電壓等級（380V、660V、1140V）、不同額定功率（22kW、30kW）和不同轉(zhuǎn)速（750轉(zhuǎn)/分鐘、1000轉(zhuǎn)/分鐘）的12臺永磁同步電機(jī)在不同負(fù)載率對應(yīng)不同電壓下的有功功率、無功功率和功率因數(shù)進(jìn)行測試，結(jié)果說明：各參試之間的規(guī)律關(guān)系都基本一致。,3.功率因數(shù)與電機(jī)反電勢,4現(xiàn)場使用的幾個問題,30kW8極380V永磁同步電機(jī)不同負(fù)載率、不同電壓下的功率因數(shù),3.功率因數(shù)與電機(jī)反電勢,4現(xiàn)場使用的幾個問題,（4）永磁同步電機(jī)功率因數(shù)與負(fù)載率、反電勢的關(guān)系①當(dāng)定子電壓高于永磁同步電機(jī)的臨界反電勢時，其感性無功功率呈感性功率因數(shù)運(yùn)行；當(dāng)定子電壓低于永磁同步電機(jī)的臨界反電勢時，永磁同步電機(jī)的容性無功功率呈容性功率因數(shù)運(yùn)行。②外加永磁同步電機(jī)的定子電壓等于或近似等于其臨界反電勢時，電機(jī)無功功率最小，功率因數(shù)最高。③負(fù)載率較低時，功率因數(shù)隨外加定子電壓偏離臨界反電勢的增大而減小，定子電壓偏離臨界反電勢越多功率因數(shù)下降越多。,3.功率因數(shù)與電機(jī)反電勢,4現(xiàn)場使用的幾個問題,（4）永磁同步電機(jī)功率因數(shù)與負(fù)載率、反電勢的關(guān)系④隨負(fù)載率的增大，電壓變化對功率因數(shù)的影響逐漸減弱，當(dāng)負(fù)載率大于40%時，電壓變化對功率因數(shù)的影響很小。⑤在定子電壓一定時，電機(jī)的負(fù)載率越低功率因數(shù)越低。⑥電機(jī)空載臨界反電勢近似等于空載反電勢，隨著負(fù)載的增加臨界反電勢逐漸下降，在抽油機(jī)的工況狀態(tài)下下降約2.5%U。,3.功率因數(shù)與電機(jī)反電勢,4現(xiàn)場使用的幾個問題,對在用2年以上的1356臺永磁同步電動機(jī)作了跟蹤調(diào)查和統(tǒng)計，永磁同步電機(jī)的軸和軸承的故障率較高——斷軸32起，軸承損壞113起。其原因是：30kW永磁同步電機(jī)的軸徑為60mm，軸承2313；而替換的Y系列45kW、55kW電機(jī)的軸徑是75mm，軸承2314——2317。因此，永磁同步電機(jī)的軸徑和軸承比同功率的異步電機(jī)應(yīng)適當(dāng)加大1——2個規(guī)格，才能滿足在抽油機(jī)上的使用要求。,4.斷軸問題,4現(xiàn)場使用的幾個問題,第三部分,標(biāo)準(zhǔn)條文說明解釋,1范圍,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了抽油機(jī)用永磁同步電動機(jī)（以下簡稱永磁電動機(jī)）的型式基本參數(shù)與尺寸、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則，標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存等的要求，以及電動機(jī)的現(xiàn)場安裝與使用規(guī)范。本標(biāo)準(zhǔn)適用于永磁電動機(jī)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于油田企業(yè)永磁電動機(jī)的選型、采購、檢驗(yàn)、驗(yàn)收、入庫以及使用等。,GB755旋轉(zhuǎn)電動機(jī)定額和性能GB997電動機(jī)結(jié)構(gòu)及安裝型式代號GB/T1032三相異步電動機(jī)試驗(yàn)方法GB1993旋轉(zhuǎn)電動機(jī)冷卻方法GB/T4772.1旋轉(zhuǎn)電動機(jī)尺寸和輸出功率等級第一部分機(jī)座號56~400和凸緣號22~1080GB/T4942.1旋轉(zhuǎn)電動機(jī)外殼防護(hù)等級（IP代碼）GB10068旋轉(zhuǎn)電動機(jī)振動測定方法及限值GB10069.1旋轉(zhuǎn)電動機(jī)噪聲測定方法及限值第一部分：旋轉(zhuǎn)電動機(jī)噪聲測定方法GB/T22711高效三相永磁同步電動機(jī)技術(shù)條件（機(jī)座號132~280）JB/T9615.1交流低壓電動機(jī)散嵌繞組匝間絕緣試驗(yàn)方法JB/T9615.2交流低壓電動機(jī)散嵌繞組匝間絕緣試驗(yàn)限值JB/T9616Y系列（IP44）三相異步電動機(jī)技術(shù)條件（機(jī)座號80~315）JB/T10391《Y系列(IP44)三相異步電動機(jī)技術(shù)條件(機(jī)座號80~355),2規(guī)范性引用文件,3型式基本參數(shù)與尺寸,3.1電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及安裝型式應(yīng)符合GB997中IMB5、IMB35、IMB3、IMVI的規(guī)定并按表1的規(guī)定制造。,表1電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及安裝型式對應(yīng)表,3型式基本參數(shù)與尺寸,3.2電動機(jī)的外殼防護(hù)等級符合GB/T4942.1中IP44的規(guī)定。3.3電動機(jī)的冷卻方法符合GB1993中IC411的規(guī)定。3.4電動機(jī)的定額是以連續(xù)工作制（SI）為基準(zhǔn)的連續(xù)定額。3.5電動機(jī)的額定頻率為50Hz，額定電壓為380V、660V、1140V。3.6電動機(jī)應(yīng)額定輸出功率范圍如下，單位為kW：5.5，7.5，11，15，18.5，22，30，37，45，55。3.7電動機(jī)的機(jī)座號與轉(zhuǎn)速及功率的對應(yīng)關(guān)系應(yīng)符合表2的規(guī)定。3.8電動機(jī)的尺寸及公差應(yīng)符合GB/T22711的規(guī)定。,表2機(jī)座號與轉(zhuǎn)速及功率對應(yīng)關(guān)系,3型式基本參數(shù)與尺寸,4.1在下列的海拔高度、環(huán)境空氣溫度以及環(huán)境空氣相對濕度條件下，電動機(jī)應(yīng)能額定運(yùn)行：a)海拔高度不超過1000m；b)環(huán)境空氣最高溫度隨季節(jié)而變化，不低于―25℃，但不超過45℃；c)最濕月月平均最高相對濕度為90%，同時該月月平均最低溫度不高于25℃。注：如電動機(jī)指定在海拔超過1000m或環(huán)境溫度高于45℃的條件下使用時，應(yīng)按GB755標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行。4.2電動機(jī)運(yùn)行期間電源電壓的頻率對額定值的偏差應(yīng)按GB755的規(guī)定。,4技術(shù)要求,4.3電動機(jī)在功率、電壓及頻率為額定時，其效率、空載損耗的保證值應(yīng)符合表3的規(guī)定。4.4電動機(jī)在電壓和頻率為額定值時，其功率因數(shù)在額定負(fù)載時應(yīng)不低于0.95，在1/2額定負(fù)載時應(yīng)不低于0.92，在1/4額定負(fù)載時應(yīng)不低于0.88。4.5在額定電壓下，電動機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值應(yīng)不低于表4的規(guī)定。,4技術(shù)要求,表3效率和空載損耗保證值,4技術(shù)要求,表4堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值,4技術(shù)要求,4.6在額定電壓下，電動機(jī)牽入轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值應(yīng)不低于1.5。4.7在額定電壓下，電動機(jī)失步轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值應(yīng)不低于2.4。4.8在額定電壓下，電動機(jī)堵轉(zhuǎn)電流對額定電流之比應(yīng)不大于8.5。,4技術(shù)要求,4.9永磁電動機(jī)空載反電勢范圍及測試方法4.9.1永磁電動機(jī)空載反電勢的范圍應(yīng)符合表5規(guī)定。,表5永磁電動機(jī)空載反電勢的范圍,4技術(shù)要求,4.9.2永磁電動機(jī)反電勢測定方法a)將被測電動機(jī)拖至額定同步轉(zhuǎn)速作為發(fā)電動機(jī)空載運(yùn)行，分別測量電動機(jī)繞組三相出線端電壓，取其平均值作為空載反電動勢；b)用電流拐點(diǎn)法測試電動機(jī)反電勢。實(shí)際冷態(tài)下，電動機(jī)在額定電壓、額定頻率下空載穩(wěn)定運(yùn)行后，調(diào)整輸入電壓繪制電流曲線，根據(jù)曲線找出電流拐點(diǎn)，此時對應(yīng)的電動機(jī)端輸入電壓即為該電動機(jī)的空載反電勢。4.10永磁電動機(jī)的軸徑不低于表6的規(guī)定。,4技術(shù)要求,4技術(shù)要求,表6永磁電動機(jī)軸徑限定值,4技術(shù)要求,4.11電動機(jī)電氣性能保證值的容差應(yīng)符合GB755的規(guī)定。4.12當(dāng)海拔高度和環(huán)境空氣溫度符合本標(biāo)準(zhǔn)4.1的規(guī)定時，電動機(jī)定子繞組的溫升限值（電阻法）應(yīng)不超過下列規(guī)定。a)B級絕緣為80K；b)F級絕緣為105K；c)軸承的允許溫度（溫度計法）應(yīng)不超過95℃。4.13電動機(jī)在熱狀態(tài)和逐漸增加轉(zhuǎn)矩的情況下，應(yīng)能承受4.7所規(guī)定的失步轉(zhuǎn)矩值（計及容差），歷時15S而無轉(zhuǎn)速突變、轉(zhuǎn)停及發(fā)生有害變形，此時，電動機(jī)和頻率應(yīng)維持在額定值。4.14電動機(jī)在空載情況下，應(yīng)能承受提高轉(zhuǎn)速至額定值的120%，歷時2min而不發(fā)生有害變形。,4技術(shù)要求,4.15電動機(jī)定子繞組對機(jī)殼的熱態(tài)對地絕緣電阻應(yīng)不低于下列公式所求得的數(shù)值。R=U/（1000+0.01P）式中：R——電動機(jī)定子繞組對機(jī)殼的熱態(tài)絕緣電阻，MΩ；U——電動機(jī)額定電壓，V；P——電動機(jī)額定輸出功率，kW。4.16電動機(jī)定子繞組應(yīng)能承受1min的耐電壓試驗(yàn)而不發(fā)生擊穿。試驗(yàn)電壓頻率為50Hz，并盡可能為正弦波形。其電壓有效值按GB755規(guī)定值進(jìn)行。,4技術(shù)要求,4.17電動機(jī)定子繞組應(yīng)能承受匝間沖擊耐電壓試驗(yàn)而不被擊穿。試驗(yàn)沖擊電壓峰值按JB/T9615.2的規(guī)定。4.18電動機(jī)在空載時測得的振動速度有效值應(yīng)符合GB10068的規(guī)定。4.19電動機(jī)在空載時測得的A計權(quán)聲功率級的噪聲數(shù)值應(yīng)符合GB/T10069.1的規(guī)定4.20當(dāng)三相電源平衡時，電動機(jī)的三相空載電流中任何一相與三相平均值的偏差不大于三相平均值的10%。4.21電動機(jī)氣隙不均勻度應(yīng)符合JB9616的規(guī)定。4.22電動機(jī)有一個圓柱形軸伸，雙方另有協(xié)議時允許電動機(jī)制成兩個軸伸，第二軸伸應(yīng)能傳遞額定輸出，但只能用聯(lián)軸器傳動。,5試驗(yàn)方法,5.1電氣性能試驗(yàn)按GB/T22711、GB/T1032標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定進(jìn)行。5.2噪聲試驗(yàn)按GB/T1009.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。5.3振動試驗(yàn)按GB10068標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。5.4繞組匝間耐電壓試驗(yàn)按JB/T9615.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。5.5牽入轉(zhuǎn)矩和失步轉(zhuǎn)矩的測定按GB/T22711標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。5.6空載特性：在空載穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下分別測取被測電動機(jī)的空載電壓、空載電流和空載損耗。,6檢驗(yàn)項(xiàng)目,6.1每臺電動機(jī)須經(jīng)出廠檢驗(yàn)合格后才能出廠，并應(yīng)附有產(chǎn)品合格證。6.2電動機(jī)的檢驗(yàn)項(xiàng)目a)空載特性：空載電壓、空載電流、空載損耗、空載反電勢；b)效率和功率因數(shù)的測定；c)堵轉(zhuǎn)電流和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩測定；d)軸徑。,6檢驗(yàn)項(xiàng)目,6.3電動機(jī)的機(jī)械檢查項(xiàng)目a)轉(zhuǎn)動檢查：電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，應(yīng)平穩(wěn)輕快，無停滯現(xiàn)象；b)外觀檢查：檢查電動機(jī)的裝配是否完整正確，電動機(jī)表面油漆干燥完整、均勻、無污損、碰壞、裂痕等現(xiàn)象；c)安裝尺寸、外形尺寸及鍵的尺寸檢查：安裝尺寸、外形尺寸及鍵的尺寸應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)3.8的規(guī)定。,略,7標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)對某次永磁同步電機(jī)測試的分析：抽取2007年以后安裝并在用的永磁同步，共抽取永磁同步電機(jī)48臺。主要考察永磁同步電機(jī)的空載損耗、空載反電勢、額定功率因數(shù)、額定效率、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)以及軸徑6項(xiàng)參數(shù)，合格率分別為：52.08%、68.75%、79.17%、43.75%、43.75%、47.92%。,6個表征永磁同步電機(jī)特性的指標(biāo)合格率都不高，說明此次抽測的永磁同步電機(jī)還存有不少問題，直接影響到永磁同步電機(jī)的性能，主要原因?yàn)椋孩傥撈⒋配撨x材不達(dá)標(biāo)。選用的錫鋼片不是冷軋的，導(dǎo)致空載損耗大，使得電機(jī)綜合效率下降；選用的磁鋼低于35SH，這類磁鋼易出現(xiàn)退磁現(xiàn)象，造成電機(jī)反電勢下降，功率因數(shù)和效率降低。②材料用量不夠。包括永磁體用量少、軸徑小。③磁路計算不合理。包括永磁體尺寸、外磁路結(jié)構(gòu)的尺寸以及兩者之間的配合關(guān)系的計算不夠精確。,測試建議：對永磁同步電機(jī)的使用提出以下建議：①永磁同步電動機(jī)定子、轉(zhuǎn)子錫鋼片不低于DW530；②電動機(jī)的磁鋼不低于35SH；③合理使用永磁體的用量；④科學(xué)進(jìn)行磁體尺寸、磁路結(jié)構(gòu)及二者關(guān)系的計算；⑤軸徑按標(biāo)準(zhǔn)要求至少大于同規(guī)格異步電機(jī)1個規(guī)格。,第四部分,永磁同步電機(jī)現(xiàn)場使用應(yīng)注意的幾個問題,傳統(tǒng)變壓器一次測電壓調(diào)整只有2檔3個位置，電壓調(diào)整范圍只有5%，且電壓調(diào)整步幅較大，不能滿足永磁同步電機(jī)對電壓的需要。因此，要選用最新研制的8檔9位變壓器，電壓調(diào)整范圍達(dá)10%，步幅調(diào)整2.5%；該變壓器無論是在變電所的始端還是在末端都能保證永磁同步電機(jī)的定子電壓接近臨界反電勢。,1合理選擇配套變壓器,同一個生產(chǎn)廠的永磁同步電機(jī)空載反電勢的離散性較大，給現(xiàn)場使用帶來麻煩。因此，必須要求永磁同步電機(jī)生產(chǎn)廠在設(shè)計制造時，反電勢要略高于額定電壓的2.5%—3.5%，并在明牌上做出標(biāo)示。偏離設(shè)計值范圍的視為不合格，不準(zhǔn)出廠。根據(jù)電機(jī)銘牌上標(biāo)示的空載反電勢，調(diào)整變壓器輸出電壓，使電壓值低于空載反電勢的2.5%左右，以現(xiàn)場實(shí)測電機(jī)呈很高容性功率因數(shù)運(yùn)行為最佳。這一特點(diǎn)在抽油機(jī)上特別有意義，對一臺變壓器拖動一臺電機(jī)的情況，電機(jī)的容性無功正好和變壓器的感性無功相互補(bǔ)償，可使變壓器的一次測功率因數(shù)大于“0.90”。對一臺變壓器拖動多臺電機(jī)的情況，適當(dāng)控制容性功率因數(shù)和感性功率因數(shù)運(yùn)行永磁同步電機(jī)的比例數(shù)，也可使變壓器的一次測功率因數(shù)大于“0.90”。,2確保呈容性功率因數(shù)運(yùn)行,永磁同步電機(jī)比異步電機(jī)在抽油機(jī)上更容易發(fā)電，異步電機(jī)斷電時，剩磁量會變的很少，從而形成的電勢也不會很高，擊穿電機(jī)線圈的概率很小。當(dāng)永磁同步電機(jī)定子與電網(wǎng)斷開時（抽油機(jī)因停電、故障或人為停機(jī)而不及時剎車時）會產(chǎn)生能量倒送，使得電機(jī)高速反轉(zhuǎn)，在永磁電機(jī)輸出端形成高壓電勢，如不及時處理，會導(dǎo)致電機(jī)及控制線路絕緣擊穿而損壞，而且電機(jī)極數(shù)越高，反電勢越高，其危害也越大。因此，應(yīng)嚴(yán)禁抽油機(jī)拖動永磁同步電機(jī)高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)。,3嚴(yán)禁抽油機(jī)拖動永磁同步電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn),由于特殊的抽油機(jī)工況，永磁同步電動機(jī)在抽油機(jī)上的應(yīng)用有其特殊性，如果不掌握這些特性，在實(shí)際使用中永磁同步電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)就不能充分發(fā)揮出來，就不能達(dá)到最佳節(jié)電效果，掌握永磁同步電動機(jī)的特性對用好永磁同步電動機(jī)十分必要。,不當(dāng)之處！,敬請各位領(lǐng)導(dǎo)專家批評指正！,