直流電機(jī)效率求取方法一般有直接測(cè)試方法及間接測(cè)試方法，效率的直接測(cè)試方法主要是通過(guò)直接測(cè)量輸入功率、輸出功率從而求取效率；而直流電機(jī)效率的間接測(cè)試方法是指通過(guò)測(cè)量電機(jī)的銅耗、機(jī)械損耗、鐵耗等各種損耗，從而間接求取電機(jī)輸出功率計(jì)算出效率的方法。下面本文針對(duì)直流電機(jī)效試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)介紹直流電機(jī)損耗的求取及效率的計(jì)算方法。

一直流電機(jī)效率的間接測(cè)試—電機(jī)各損耗的確定

　　直流電機(jī)效率的間接測(cè)試主要是通過(guò)測(cè)量電機(jī)銅耗、鐵耗、機(jī)械損耗、電刷損耗等各種損耗從而求出效率的方法，下面介紹各種損耗的求取及計(jì)算方法。

01銅耗

　　電樞回路銅耗為電樞回路中所有繞組的電阻(換算到基準(zhǔn)工作溫度，見下表1)之和與電樞電流平方乘積。

表1：基準(zhǔn)溫度參照表

02電刷的電損耗

　　電刷的電損耗為電樞電流與電刷電壓降的乘積，這一電壓降的數(shù)值為：碳-石墨、石墨及電化石墨電刷2V；金屬石墨電刷0.6V。

03鐵耗及機(jī)械耗

　　鐵損耗和機(jī)械損耗可以采用空載電動(dòng)機(jī)法或者空載發(fā)電機(jī)法測(cè)得：

　　A. 空載電動(dòng)機(jī)法

　　電機(jī)空載運(yùn)行一段時(shí)間，使電機(jī)的軸承及電刷摩擦損耗達(dá)到穩(wěn)定。試驗(yàn)時(shí)，電機(jī)作空載運(yùn)行，勵(lì)磁可以采用他勵(lì)，轉(zhuǎn)速保持在額定值，外施電壓從125%的額定電壓開始，逐步降低至可能達(dá)到的最低值。在每一電壓測(cè)量電樞電壓、電樞電流及勵(lì)磁電流。試驗(yàn)后應(yīng)立即測(cè)量電樞回路各部分繞組電阻。

　　被試電機(jī)的鐵耗(PFe)及機(jī)械損耗(Pfw)之和由下式1計(jì)算：

……1

　　式中：

　　P0=I0U0(I0——空載電樞電流，A;U0——空載時(shí)電樞端電壓，V)，W;

　　PCu0——電樞回路中各部分繞組的銅耗，為試驗(yàn)后量的的電樞各繞組電阻之和與空載電流平方的乘積，W;

　　PCub0——空載電刷電損耗，W。

　　為確定鐵耗及機(jī)械損耗，繪制出鐵耗及機(jī)械損耗之和對(duì)于電樞電壓平方的曲線，并將其延長(zhǎng)至與縱軸相交(如圖1所示)，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為機(jī)械損耗。

 

圖1示：鐵耗及機(jī)械損耗之和對(duì)于電樞電壓平方的曲線

　　被試直流電機(jī)的鐵耗應(yīng)按相應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì)求得，即為被試電機(jī)是發(fā)電機(jī)時(shí)，電樞感應(yīng)電勢(shì)等于額定電壓加上電樞回路各部分繞組的電壓降及電刷壓降，當(dāng)被試電機(jī)是發(fā)電機(jī)時(shí)，電樞感應(yīng)電勢(shì)等于額定電壓減去電樞回路各部分繞組的電壓降及電刷壓降。

　　B. 空載發(fā)電機(jī)法

　　被試電機(jī)應(yīng)在發(fā)電機(jī)方式下空載運(yùn)行一段時(shí)間，使軸承及電樞摩擦損耗達(dá)到穩(wěn)定。試驗(yàn)時(shí)，被試電機(jī)采用他勵(lì)，轉(zhuǎn)速保持在額定值，被試電機(jī)的空載電樞電壓調(diào)節(jié)到等于被試電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)，此時(shí)測(cè)功機(jī)或轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x測(cè)得的功率即為被試電機(jī)的鐵耗與機(jī)械損耗之和。再使被試電機(jī)在空載不勵(lì)磁情況下運(yùn)行，此時(shí)測(cè)功機(jī)或轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x測(cè)得的功率即為機(jī)械損耗。通過(guò)兩次測(cè)試的損耗求差即可得到被試電機(jī)的鐵耗。

04勵(lì)磁損耗

　　A. 勵(lì)磁繞組銅耗

　　勵(lì)磁繞組銅耗為勵(lì)磁繞組的電阻(換算到基準(zhǔn)工作溫度)與勵(lì)磁電流平方的乘積。

　　當(dāng)計(jì)算電機(jī)在額定負(fù)載下的效率時(shí)，如勵(lì)磁電流不能由直接負(fù)載試驗(yàn)測(cè)定，可取下列數(shù)值：

　　對(duì)并勵(lì)或他勵(lì)發(fā)電機(jī)(不論有無(wú)換向極)按電機(jī)空載電壓等于額定電壓加上額定電流時(shí)電樞回路(包括電樞繞組、電刷、換向繞組)的壓降所需勵(lì)磁電流的110%;

　　對(duì)帶有補(bǔ)償繞組的并勵(lì)或他勵(lì)發(fā)電機(jī)，按電機(jī)在空載電壓等于額定電壓加上額定電流時(shí)電樞回路(包括電樞繞組、換向繞組、補(bǔ)償繞組及電刷)電壓降時(shí)的勵(lì)磁電流;

　　對(duì)平復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)，取空載電壓等于額定電壓時(shí)的勵(lì)磁電流；

　　對(duì)過(guò)復(fù)勵(lì)及欠復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)，有制造廠與用戶協(xié)議；

　　對(duì)電動(dòng)機(jī)，取額定電壓、額定轉(zhuǎn)速時(shí)的空載勵(lì)磁電流。

　　B. 主勵(lì)磁回路中變阻器損耗

　　主勵(lì)磁回路中變阻器損耗為指定負(fù)載時(shí)變阻器的電阻數(shù)值與在該負(fù)載時(shí)的勵(lì)磁電流平方的乘積，也可為指定負(fù)載時(shí)變阻器上的電壓降與該負(fù)載時(shí)勵(lì)磁電流的乘積。

　　C. 勵(lì)磁機(jī)損耗

　　由被試電機(jī)驅(qū)動(dòng)并為其專用的勵(lì)磁機(jī)，其損耗應(yīng)計(jì)入被試電機(jī)的勵(lì)磁損耗內(nèi)。此項(xiàng)損耗為勵(lì)磁機(jī)的輸入功率(除勵(lì)磁機(jī)本身的機(jī)械損耗外)與勵(lì)磁機(jī)輸出功率間的差值加上勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁損耗(如勵(lì)磁機(jī)為他勵(lì)時(shí))。勵(lì)磁機(jī)的輸出功率即為勵(lì)磁繞組銅耗和主勵(lì)磁回路中變阻器損耗。

　　如勵(lì)磁機(jī)可從被試電機(jī)軸上拆下而單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，則勵(lì)磁機(jī)在指定輸出時(shí)的輸入功率可用測(cè)功機(jī)或轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x來(lái)測(cè)定；如勵(lì)磁機(jī)不能拆下時(shí)，則可將被試電機(jī)由獨(dú)立的電源他勵(lì)，在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下運(yùn)行，測(cè)定勵(lì)磁機(jī)在負(fù)載及空載不勵(lì)磁時(shí)整個(gè)機(jī)組的損耗，兩個(gè)損耗的差值即為勵(lì)磁機(jī)的輸入功率。

　　如上述方法都不能用時(shí)，則勵(lì)磁機(jī)損耗可以用本文所述的損耗分析法確定，但已計(jì)入在被試電機(jī)中的機(jī)械損耗不應(yīng)計(jì)入。

　　雜散損耗

　　在額定負(fù)載時(shí)雜散損耗應(yīng)按下列辦法確定：

　　無(wú)補(bǔ)償繞組——

　　額定輸入的1%(電動(dòng)機(jī))；

　　額定輸出的1%(發(fā)電機(jī))。

　　有補(bǔ)償繞組——

　　額定輸入的0.5%(電動(dòng)機(jī))；

　　額定輸出的0.5%(發(fā)電機(jī))。

　　當(dāng)電機(jī)功率不等于額定值時(shí)，雜散損耗值應(yīng)按電流平方成正比而進(jìn)行修正。

　　對(duì)恒速電機(jī)，額定輸入或額定輸出是指最高額定電壓及最大額定電流時(shí)的輸入和輸出。

　　對(duì)借調(diào)節(jié)外施電壓改變轉(zhuǎn)速的調(diào)速電動(dòng)機(jī)，每一特定轉(zhuǎn)速時(shí)的額定輸入是指最大額定電流與該特定轉(zhuǎn)速時(shí)的電壓乘積。對(duì)借勵(lì)磁改變轉(zhuǎn)速的調(diào)速電動(dòng)機(jī)，額定輸入是指額定電壓與最大額定電流的乘積。對(duì)借勵(lì)磁保持恒壓的調(diào)速發(fā)電機(jī)，額定輸出是指額定電壓與最大額定電流時(shí)的輸出。上述百分?jǐn)?shù)是指在最低額定轉(zhuǎn)速時(shí)的雜散損耗。在其他轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)再乘以下表2的校正系數(shù)。

表2示：對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的校正系數(shù)

二直流電機(jī)效率間接測(cè)試—效率的計(jì)算

01電機(jī)總損耗

　　總損耗=銅耗+電刷電損耗+鐵耗+機(jī)械損耗+勵(lì)磁損耗+雜散損耗

02效率的計(jì)算

　　直流電動(dòng)機(jī)的效率：

　　式中：

　　ηM——直流電動(dòng)機(jī)的效率；

　　P1——電動(dòng)機(jī)輸入功率，W；

　　∑P——總損耗，W。

　　直流發(fā)電機(jī)的效率：

　　式中：

　　η0——直流發(fā)電機(jī)的效率；

　　P2——發(fā)電機(jī)輸出功率，W；

　　∑P——總損耗，W。

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