永磁无刷电动机系统通用技术条件

永磁无刷电动机系统通用技术条件

国家标准 GB/T21418一2008 永磁无刷电动机系统通用技术条件 Generalspeeifieationforpermanentmagnetbrushlessmotorsystem 2008-01-22发布 2008-09-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T21418一2008 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 运行条件 机座号 基本要求和试验方法 特殊试验 铭牌和其他信息 安全性要求 15 l0 检验规则 15 包装和储存 11 18 附录A(资料性附录系统方框图 19 附录B(资料性附录)热阻和热时间常数的试验方法 21
GB/T21418一2008 前 言 本标准是永磁无刷电动机系统的基础标准,规定了永磁无刷电动机系统及构成系统的永磁无刷电 动机、永磁无刷电动机驱动器的术语和定义,运行条件,基本要求,试验方法和验收标准等 本标准参考 国内外相关标准并吸收了永磁无刷电动机系统的研发、生产经验编制而成 本标准与其他微电机标准以及其他相关标准协调一致 本标准由电器工业协会提出 本标准由全国微电机标准化技术委员会归口 本标准起草单位;西安微电机研究所、北京和利时电机技术有限公司、广东威灵电机制造有限公司、 卧龙电气集团股份有限公司、横店集团联宜电机有限公司深圳龙德科技有限公司、江西喜泰电机有限 公司、山东山博电机集团有限公司、成都精密电机厂常州祥明电机有限公司、浙江乘州鹏达机电制造有 限公司深圳市天星无刷电机制造有限公司佛山南海科西亚数码电气有限公司、国家稀土永磁电机工 程中心,哈尔滨工业大学,淄博博山杰瑞微电机有限公司、贵州华烽电器有限公司,国营林泉电机厂,山 东祥和集团股份有限公司博山微电机厂,浙江奥力电机股份有限公司等 本标准主要起草人;莫会成、邯晓强、张朝晖、王健、肖战龙、严伟灿许晓华、陈建能、宋广德、 周元军、刘家宁、孙龙生、唐现舟、王福杰,王匀平、张卫、崔来胜、王士相、钱良钗、刘志尚等 业
GB/T21418一2008 永磁无刷电动机系统通用技术条件 范围 本标准规定了永磁无刷电动机系统及构成系统的永磁无刷电动机,永磁无刷电动机驱动器的术语 和定义运行条件基本要求,试验方法和验收标准等 本标准适用于永磁无刷电动机系统(以下简称系统)及构成系统的永磁无刷电动机(以下简称电动 机),永磁无刷电动机驱动器(以下简称驱动器 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB/T191包装储运图示标志(GB/T191一2000,eqvIsO780;1997) GB7552000旋转电机定额和性能(IEC60034-l;1996,IDT GBT2423.1电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验A:低温(GB/T2423.1一2001. IEC60068-2-l;l990,IDT GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B:高温(GB/T2423.22001. IEC60068-2-2;1974,IDT GB/T2423.3电工电子产品基本环境试验规程试验Ca:恒定湿热试验方法(GB/T2423.32006 eqIEC60068-2-78;2001 GBT2423.5电工电子产品环境试验第二部分;试验方法试验Ea和导则;冲击(GB/T2423.5 1995,idtIEC60068-2-27:1987 GBT2133.10电工电子产品环境试脸第二部分;试验方法试验Fc和导则.振动(正弦" (GB/T2423.101995,idtIEC60068-2-6:1982) GB/T2828.12003计数抽样检验程序第1部分;按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样 计划(IsO2859-11999,IDT) GB/T2900.26电工术语控制电机 GB/T2900.56电工术语自动控制 GB/T4772.1旋转电机尺寸和输出功率等级第1部分;机座号56一400和凸缘号55~108o GB/T4772.1一1999,idtIEC72-1:1991) GB4824一2004工业、科学和医疗(ISM)射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法 GB/T7345一1994控制微电机基本技术要求 GB/T7346控制电机基本外形结构型式 GB/T10069.1旋转电机噪声测定方法及限值噪声工程测定方法 2 GB/T17626. -2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验(IEC61000-4-2:2001. IDT GB/T17626.3一2006电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验(IEC61000-4- 3:2002,lIDT (GB/T17626.4一1998电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(IEC61000-4-4: 1995,IDT
GB/T21418一2008 GB/T17626.5一1999电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验(idlIEC61000-4-5 1995 GB1821l一2000微电机安全通用要求 GJB/Z299B1998电子设备可靠性预测手册 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准 3.1 mmagnetbrushlessmotor systemm 永磁无刷电动机系统permanemt 以永磁无刷电动机作为执行元件,根据位置、速度、转矩等反馈信息构成的控制系统 系统包括永磁无刷电动机、传感和驱动器等三部分(参见附录A图A.1). 系统有4种基本运行方式;开环运行、转矩控制,速度控制和位置控制参见附录A图A.2图A.5) ? 2 驱动器driver 接受控制指令,可实现对电动机的转矩/速度/转子位置控制的电气装置 驱动器按其控制电路和软件的实现方式可分为模拟量控制,数字模拟混合控制和全数字化控制;按 其驱动方式可分为方波驱动和正弦波驱动 3.3 brushlessmotor 永磁无刷电动机permaentmagnet 依赖于转子位置信息,通过电子电路进行换相或电流控制的永磁电动机 永磁无刷电动机有正弦波和方波两种形式,驱动电流为方波的电动机通常称为永磁无刷直流电动 机,驱动电流为正弦波的电动机通常称为永磁交流伺服电动机 按电动机传感类型可分为有传感器电 动机和无传感器电动机 3 ensing 传感 SenS0r 用于检测永磁无刷电动机位置、速度、电流的传感器或技术 传感器包括接近开关、光电编码器、旋 转变压器、霍尔元件、电流传感器件等 5 33 额定功率ratedpower 在规定条件下,系统/电动机/驱动器的最大连续输出功率 3.6 峰值转矩peaktorque 在规定条件下,电动机所能输出的最大转矩 在峰值转矩下短时工作不会引起电机损坏或性能不 可恢复 3.7 峰值电流peakcurrent 在规定条件下,电动机输出峰值转矩时的线电流值 该电流在电动机方波运行时为峰值,正弦波运 行时为有效值 3.8 最大连续转矩(额定转矩maximumeontinuoustorgue(ratedtorque 在规定条件下,电动机所能输出的最大转矩,在该转矩下连续运行,电动机绕组温度和驱动器功率 器件温度不会超过最高允许温度,电动机或驱动器不会损坏
GB/T21418一2008 3.9 电动机最大连续电流(额定电流maximumcontinouscurrentofmotor(ratedeurrent) 在规定条件下,电动机输出最大连续转矩(额定转矩)时的线电流值 该电流在电动机方波运行时 为峰值,正弦波运行时为有效值 3.10 静阻转矩staticfrietiontorque 电动机不通电时,使转子在任意位置开始转动需克服的阻转矩 3.11 电动机热阻thermalresistanceofmotor 电动机绕组和机壳之间对热流的阻抗 3.12 空载转速no-loadspeed 在规定条件下,电动机空载状态时的稳态转速 3.13 最高允许工作转速masimpermitspeed 在保证电气绝缘介电强度和机械强度条件下,电动机最大设计转速 14 3. 额定转速ratedlspeedl 电动机输出最大连续转矩、以额定功率运行时的转速 3.15 转矩常数torqeeonstant 在规定条件下,电动机通人单位电流时所产生的平均电磁转矩 3.16 反电动势常数baekEMFcostant 在规定条件下,电动机绕组开路时,单位转迷在电枢绕组中所产生的线感应电动势值 定子电阻resistance 在20C下电动机每相绕组的直流电阻 3.18 定子电感induetanee 电动机静止时的定子绕组两端的电感 19 3 连续工作区continuousdutyzone 图1中处于“最大连续转矩”、“最高允许工作转速”和“额定转速”以内的工作区域(图中无阴影区 域),它是由电动机的发热、受离心力影响的机械强度、换相或驱动器的极限工作条件限制的范围 在此 区域内运行,电动机和驱动器都不会超过其最高允许温度 TXn 注1:额定功率P(w),额定转速n、(r/min)与最大连续转矩T(N m)的关系为P一 60/2代 注2:对于带油封、制动器等其他附件的电动机,应降额使用
GB/T21418一2008 转矩(Nm 短时工作区 连续工作区 转诬riminMN -峰值转矩; -最高允许工作转速; n -额定转速; 川N T -最大连续转矩 图1工作区示意图 3.20 短时工作区intermittentdutyzone 图1中,处于峰值转矩以下,最大连续转矩以上的区域(图1中阴影区域) 在该区域短时工作,电 动机电流虽大于最大连续电流,但电动机绕组在一定时间内不会被损坏 短时过流持续时间是由绕组的热时间常数决定的 3.21 aetfritemesy 系统效率system 电动机输出功率与驱动器输人有功功率之比 3 22 驱动器效率drivererricieney 驱动器输出有功功率与驱动器输人有功功率之比 3.23 电动机效率motoreffieieney 电动机输出功率与电动机输人有功功率之比 3.24 热时间常数thermaltimeconstant 在恒定功耗和规定条件下,电动机绕组温升达到稳定值的63.2%所需的时间 3.25 输入额定电压ratedinputvolage 在规定条件下,施加在驱动器的电源端子处的电压有效值 3.26 额定频率ratedfrequenesy 输人交流电压的频率 3.27 输入额定电流ratelinputcurent 在规定条件下,驱动器输出额定电流时,其输人电流的有效值 3.28 连续输出电流额定值ratedeomtinuosotputcurent 在规定的条件下,驱动器能够连续输出而不会超过规定限值的最大电流有效值 3.29 过载能力overlondcapability 在规定的条件下,能够在规定时间内输出而不会超过规定限值的最大电流有效值 3.30 电磁兼容性eleetromagneticcompatibility;EMc
GB/T21418一2008 系统/驱动器/电动机在规定的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电 磁骚扰的能力 3.31 闭环控制coselloopcontrol 为了将反馈变量调整到参比变量,系统将反馈变量与参比变量相比较,并利用两变量之差设定操纵 变量的控制 按被控量的不同分为位置控制,速度控制、转矩控制三种 3.32 转速波动speedripple 电动机稳态运行时,瞬态转速的最大值为nm.,最小值为nwin,则转速波动为: 儿.ma Mm ×100% 转速波动= nm十nmmm 3.33 转矩波动torqueripple 电动机稳态运行时,对电动机施加恒定负载,连续测量输出转矩,瞬态转矩的最大值为T,最小值 为Tn,则转矩波动为: T二T些x100% 转矩波动 十T R" 1min 3.34 正反转速差spedditencebhetwenpstreamdngative 对于速度闭环的系统,不改变速度指令的量值,仅改变电动机的转动方向,空载条件下,测量出电动 机的正反转速平均值从.和n. 按照下式计算正反转速差 1e 二"se×100% 3 正反转速差 1ew1ee 3.35 转速调整率speedregulatedratio 系统在额定转速、空载条件下仅电源电压变化,或仅环境温度变化,或仅负载变化,电动机的平均 转速变化值与额定转速的百分比分别叫做电压变化的转速调整率、温度变化的转速调整率、负载变化的 转速调整率 3.36 调速比speedratio 系统满足规定的转速调整率和规定的转矩波动(或转速波动)时的最低空载转速n,和额定转速n 之比叫做调速比D. "nm" D= nN 3.37 超调量overshoot 对于阶跃响应,为偏岗输出变量最终稳态值的最大瞬时偏差,通常以最终稳态值与初始稳态值之差 的百分数表示 参见图2 3.38 阶跃输入的转速响应时间responsetimefolowingastepchangeofreferenceinput 系统输人由零到对应n、的正阶跃信号,从阶跃信号开始至转速第一次达到0.9、的时间(图2) -次达到0.1从、的时间 上述正、负 系统输人由对应从、到零的负阶跃信号,从阶跃信号开始至转速第- 阶跃过程中规定的时间称阶跃输人的转速响应时间
GB/T21418一2008 瞬态超调 理想他 从终位 0.9 规定宽度 稳态偏差 帮他 时顶 时间 行斯 建立时间 图2阶跃输入的时间响应曲线 3.39 转矩变化的时间响应responsefolowingatorquevariatiom 系统正常运行时,对电动机突然施加转矩负载或突然卸去转矩负载,电动机转速随时间的变化叫做 系统对转矩变化的时间响应(图3) .40 ? 建立时间settlmgtime 从一个输人变量发生阶跃变化的瞬间起,至输出变量偏离其最终稳态值与初始稳态值之差不超过 士5%的瞬间止的持续时间间隔 系统中转速发生阶跃变化的建立时间叫转速建立时间图2). 系统中转矩发生阶跃变化的建立时间叫转矩变化的转速建立时间(恢复时间(图3) 3.41 频带宽度 band" width 系统输人量为正弦波,随着正弦波信号的频率逐渐升高,对应的输出量的相位滞后逐渐增大同时幅 值逐渐减小,相位滞后增大至90"时或者幅值减小至低频段幅值'时的频率叫做系统的频带宽度 最大瞬态偏差 瞬态超调 理想值 初代 n终值 稳态偏差 规定宽度 建立时间 《恢复时间 时间=0 时间 图3突加负载的时间响应曲线(输入不变) 3.42 静态刚度staticstirfnes 在位置控制方式下,系统处于空载零速工作状态,对电动机轴端正转方向或反转方向施加连续转矩 T ,测量出转角的偏移量,则静态刚度K,为 K- 5 若转角采用分为单位,则静态刚度的单位为N m/('.
GB/T21418一2008 运行条件 4.1电气运行条件 除另有规定外,输人额定电压和额定频率优选值如表1 表 频率/Hz 电压/V 直流 1.5,3,5,6,9,12,24,27,36,40,48,60,l10,220,270,310,400,480,500,610,700 单相50,60,400 12,24,36,l15,220 三相50,60,400 36,60,200,220,380 4.2使用环境条件 除另有规定外,系统的环境使用条件应符合下列规定: 环境温度(分两级):(1)商用级:0C十40C;(2)工业级;-20C十55C; 相对湿度;5%一85%,无凝露; 大气压强86kPa106kPa; 污染等级2(一般情况下,只有非导电性污染 但是也要考虑到偶然由于凝露造成的暂时的导 电性. 4.3试验环境条件 本标准中的各项检查和试验,如无其他规定,均应在下列气候条件下进行 环境温度:15C35C; 相对湿度;10%一75%; 大气压强:86kPa106kPa 机座号 电动机的基本外形结构型式及安装尺寸参照GB/T7346,GB/T4772.1选用或由电动机的产品专 用技术条件规定,选用规则如下 a 当电动机机座外径不大于320mm,其机座号按GB/T7346要求,用电动机外径表示,当电动 机为非圆柱结构时,为内切圆直径; 当电动机机座外径大于320nmm,其机座号按GB/T4772.1要求,建议采用底脚安装方式,用 b 电动机中心高表示,并在机座号后加“M” 基本要求和试验方法 6 轴伸径向圆跳动 电动机袖伸长度一半处的轻向圆跳动应符合表2的规定 表2 单位为毫米 轴伸直径 轴伸径向圆跳动最大允许差值 0.020 025 36 0. 61o 0.030 1018 0,035 18~30 0.040 30~50 0,050 >50 0.060
GB/T21418一2008 6.2凸缘止口对电动机轴线的径向圆跳动 电动机凸缘止口对电动机轴线的径向圆跳动应符合表3的规定 表3 单位为毫米 凸缘直径 凸缘止口对电动机轴线的径向圆跳动最大允许差值 二20 0.040 20一50 0.060 5010o 0,080 100~240 0.100 >240 0.125 6.3凸缘安装端面对电动机轴线的端面跳动 电动机凸缘安装面对电动机轴线的端面跳动应符合表4的规定 表4 单位为毫米 凸缘外径 凸缘安装面对电动机轴线的端面跳动最大允许差值 <20 0.040 20~50 0.060 50~100 0.080 100240 0,100 240 0.125 6 转子的转动惯量 电动机转子的转动惯量应符合产品专用技术条件规定 电动机转子的转动惯量可计算或参照GB/T7345一1994中5.l1规定的方法和其他等效方法 测量 6.5保护接地电路有效性试验 驱动器如设保护接地端子,应接触良好 驱动器的外壳和其他裸露导电部分必须与保护接地端子 保证有良好的导电性,它们之间的电阻不应超过0.1Q. 可采用毫欧表或其他方法测量 并检查保护接地端子连接是否接触良好 6.6介电性能 6.6.1耐电压 电动机的定子绕组与机壳之间、驱动器的检查试验点对保护接地端(外壳的裸露部分)之间应能够 承受表5规定的试验电压,应无击穿、飞弧、闪络现象 漏电流不大于表5规定 注1;不应重复进行本项试验 如用户提出要求,允许在安装之后开始运行之前再进行一次额外试验,其试验电压 值应不超过上述规定的80% 注2;驱动器内置式电动机的耐电 电压试验由产品专用技术条件规定 注3,对于电路接地的驱动器,无法进行耐电压强度试验时,其考核办法由产品专用技术条件规定 注4;驱动器的检查试验点应该考虑两种情况: 主电路和控制电路公用同一个参考地 检查测试点为主电路的电源输人端 试验时将电源输人端子短接 主电路和控制电路不公用同一个参考地 检查测试点包括主电路的电源输人端和控制信号端 试验时将电 源输人端子,控制信号端子分别短接
GB/T21418一2008 表5 电源功率/kVA 试验电压/N 输人额定电压/八V 电源频率/Hz2 电压持续时间/s 漏电流/mA 有效值 最小值 24 300 >2436 500 60 >36l15 0.5 50 1000 10 >l15250 1500 20 >250 1000十2U， 注，当对批量生产的5kw及以下电动机进行常规试验时,lmin试验可用约5、的试验代替,试验电压不变;也 可用1s试验来代替,但试验电压值为规定值的120% 电动机机座外径大于320mm,按产品专用技术条件 规定 对驱动器试验,应切断电源后进行 驱动器内的电源开关和接触器置于接通状态 对于不能承受 试验电压的元件(如浪涌抑制器、半导体元件、电容器等)应将其断开或旁路 对于安装在电路和裸露部 件之间的抗扰性电容器不应断开 试验电压的有效值不应超过规定值的士5% 开始施加时的试验电压不应超过规定值的50% 然 后在几秒钟内将试验电压平稳增加到规定的最大值并保持1nmin 6.6.2绝缘电阻 在正常试验条件及产品专用技术条件规定的极限低温条件下,电动机定子绕组与机壳之间、驱动器 的检查试验点对保护接地端(外壳的裸露部分)之间的绝缘电阻应不低于50MQ,在极限高温条件下绝 缘电阻应不低于10Mn,经受恒定湿热试验后绝缘电阻应不低于1Mn. 驱动器内置式电动机的绝缘电阻试验由产品专用技术条件规定 绝缘电阻检查选用兆欧表的电压值应符合表6规定 表6 单位为伏特 耐电压值 兆欧表的电压值 300 250 500 500,l000 1500 1000 6 反电动势常数 反电动势常数应符合产品专用技术条件的规定 将被试电动机拖动至转速n(r/min) 测量该电动机的线感应电动势U(V)幅值 用下式计算反电动势常数K 30U LV/(rad/s)) n 6.8定子电感 电动机定子绕组电感应符合产品专用技术条件的规定 电动机定子绕组的电感随着转子的位置和磁路饱和程度的变化而变化 测量也受电流变化率的影 响 因此,当给出一个电感指标时,应明确测量条件 转子在三个不同位置时,用电感电桥测量定子相绕组在频率1000Hz下的电感,取三次平均值 定子电阻 电动机定子电阻应符合产品专用技术条件的规定 用直流电桥测量电动机定子绕组的直流相电阻,必要时应换算为20C时的等效电阻,见cGB755一200 中7.6.2.2
GB/T21418一2008 6.10静阻转矩 电动机静阻转矩应符合产品专用技术条件的规定 电动机不通电,采用拉砝码或其他方法在转轴上施加转矩,测量电动机转轴开始转动而又不会连续 转动的转矩值即为电机的静阻转矩,每方向各测三次,取其最大值 6.11空载转速 电动机在空载状态下稳态运行,电动机的空载转速应符合产品专用技术条件规定 6.12额定数据 电动机输出最大连续转矩时,电动机最大连续电流、额定转速应符合产品专用技术条件的规定 6.13通电操作试验 6.13.1 系统功能试验 系统的控制功能,保护和监控功能应符合产品专用技术条件的规定 系统应具备故障保护和状态监控功能,保护功能可以包括但不限于)下列诸项;过电流保护、过载 保护,过热保护电源过/欠压保护,暴升电压保护,超速保护,电源缺相保护利传感器故障保护等 试验时系统在额定电源电压下运行,通过外部模拟装置或其他方法检验系统的各种功能(控制保 护等功能)是否符合要求 6.13.2高温连续运行试验 驱动器在规定的电源条件和最高环境温度下连续运行,并且系统的各种动作、功能应正确无误 试验时应使系统在规定的最高工作环境温度和规定的转速范围内空载连续运行,通过外部模拟装 置或其他方法使系统经历正反转.,起停及儿-一从等各种动作 在整个试验过程中系统工作应正常,连 续运行的时间应符合专用技术条件的规定,但对连续工作制的系统应不得小于24h 特殊试验 概述 下列试验可作为用户要求的特殊试验项目或型式试验项目 若需做下列试验项目时,制造商应提 供具体参数,如果单独测试电动机,应使用双方共同认可的驱动器,反之亦然 7.2效率 使电动机额定运行至稳定工作温度,测量系统/驱动器/电动机在额定状态下的输人功率与输出功 率,输出功率对输人功率之比值即为效率 效率应符合产品专用技术条件的规定 7.3峰值数据 系统/电动机在稳定工作温度状态下,在规定时间内应能承受施加的峰值转矩,而不出现损坏或变 形,不发生冒烟、臭味、转速突变、停转等异常情况 峰值转矩值(过载倍数)及过载时间应符合产品专用技术条件规定,试验后系统/电动机应能正常 工作 7.4绕组温升 电动机温升一般是通过绕组电阻的变化进行测量 电动机安装面应尽可能远离热传导表面和通风 装置以及其他附加的降温装置 按适当的工作循环运行,直到电动机达到稳定工作温度 按GB755一2000中7.6.2的要求来确定温升 电动机的绕组温升应符合产品专用技术条件 规定 热阻和热时间常数 热阻和热时间常数应符合产品专用技术条件的规定 热阻和热时间常数可采用附录B或其他等效方法进行测量 7.6正反转速差 对于速度控制方式的系统,电动机在额定转速时的正反转速差应符合产品专用技术条件的规定 10
GB/T21418一2008 试验在电动机空载条件下进行,系统输人额定正反转速指令(改变方向但不改变量值),测量电动机 的正反转速平均转速nw和nw,按式(3)计算正反转速差 转速波动 空载条件下,电动机在额定转速时的转速波动应符合产品专用技术条件的规定 系统在额定转速、空载条件下运行,测量出电动机最大瞬态转速和最低瞬态转速,并按式(1)计算转 速波动 7.8转矩波动 电动机转矩波动应符合产品专用技术条件的规定 对于速度闭环的系统,电动机在最低转速下的 转矩波动推荐按下列值规定:3%;5%;7%;10%;15% 转矩波动在系统的最低转速D 从、下测试,对电动机施加最大连续转矩,测量并记录电动机在一 转中的输出转矩,找到最大转矩和最小转矩,按式(2)计算系统的转矩波动 转速调整率 7.9.1要求 驱动器在规定的最低温度和最高温度下,测出电动机随温度变化的转迷调整率;在供电电源由 85%变化到110%,测出随电压变化的转速调整率;在负载由空载变化到额定负载,测出随负载变化的 转速调整率,应符合产品专用技术条件的规定 7.9.2温度变化的转速调整率 系统在空载条件下放置于人工气候箱中,在20C温度下将电动机转速调至额定转速n,然后将温 度调至最低工作温度,热平衡后测出电动机转速n;再将温度调至最高工作温度,达到热平衡后测量此 时电动机的转速ne,用(7)式计算温度变化的转速调整率(取大值): n一MN -×100% i=1,2 温度变化的转速变化率= n 7.9.3电压变化的转速调整率 系统在空载条件下,调节系统的输人电源电压,在额定输人电压时将电动机转速调至额定转速从" N" 将系统的输人电压调到额定值的110%,记录此时的转速n,然后将输人电压调到额定值的85%,再测 出电动机转速n 用(8)式计算电压变化的转速调整率(取大值) 一n n 电压变化的转速变化率一 ×100% i=l,2 8) nN 负较变化的转速调整率 7.9.4 系统在空载条件下,将电动机转速调至额定转速n、,然后再加载至额定负载,记录此时的转速n 用(9)式计算负载变化的转速调整率: |n一n ×100% 负载变化的转速变化率 (9 1 7.10转矩变化的时间响应 系统在稳态运行条件下,突然施加负载转矩和突然卸去负载转矩,电动机转速的最大瞬态偏差和建 立(恢复)时间应符合产品专用技术条件的规定 使电动机空载运行在0.5倍额定转速下,系统由空载突然施加0.5倍最大连续转矩(负载施加用相 同的电动机对拖),待系统稳定后再突然卸去该转矩负载,记录转矩变化的时间响应曲线;读出最大的瞬 态偏差和建立时间(恢复时间),以读取的最大瞬态偏差的两倍作为瞬态偏差的测试结果 也可采用其他加载设备,若加载设备的转动惯量和电气时间常数对测试结果的影响不大于5%,则 读取的数值可以直接作为测试结果 转速变化的时间响应 电动机在空载零速条件下,系统(驱动器)输人速度(转速)阶跃信号,转速变化的时间响应过程中的 响应时间、超调量和建立时间,应符合产品专用技术条件的规定 试验方法如下 1l
GB/T21418一2008 使电动机处于空载零速状态下,输人对应额定转速n、的阶跃信号,记录正阶跃输人的时间响应曲 线,读出响应时间、建立时间和瞬态超调并计算出超调量 在稳定的n、转速下,输人信号阶跃到零,记 录负阶跃输人的时间响应曲线,读出响应时间、建立时间和瞬态超调并计算超调量 改变电动机转向重复上述试验,测量四次取平均值 7.12频带宽度 速度闭环系统的频带宽度应符合产品专用技术条件的规定 试验方法如下 系统输人正弦波转速指令,其幅值为额定转速指令值的0.01倍,频率由1Hz逐渐升高,记录电动 机对应的转速曲线 随着指令信号频率的提高,电动机转速的波形曲线对指令正弦波曲线的相位滞后 逐渐增大,而幅值逐渐减小 相位滞后增大至90"相移的频带宽度作为90"相移的频带宽度;幅值减小 至时的频率作为系统一3dB频带宽度 7.13静态刚度 位置控制方式下,系统的静态刚度应符合产品专用技术条件的规定 试验方法如下 在位置控制方式下,系统处于空载零速状态,用满足精度要求的轴角传感器检测出电动机轴角位 置,选定这时的电动机轴角位置为参考零位 用哒码法,测力扳手或缸轩弹簧称等方法对电动机施加正 反向转矩.转矩值达到连续工作区规定的最大转矩丁 后,测量电动机轴角位置对参考零位的偏移量 A 至少应任取三点,正向和反向共测量六次，A取最大值 按式(5)计算系统的静态刚度 7.14低温 当产品专用技术条件有要求时,系统/驱动器/电动机应能承受产品专用技术条件规定的极限低温 试验后其性能指标应符合产品专用技术条件的规定 试验 试验时,按GB/T2423.1中试验方法Ad进行低温试验,试验持续时间为2h,或符合产品专用技 术条件的规定 7.15高温 当产品专用技术条件有要求时,系统/驱动器/电动机应能承受产品专用技术条件规定的极限高温 试验 试验后其性能指标应符合产品专用技术条件的规定 试验时,按GB/T2423.2中试验方法Bd进行高温试验,试验持续时间为2h,或符合产品专用技术 条件的规定 7.16振动 当产品专用技术条件有要求时,电动机或驱动器应能承受表7规定振动条件的初始振动响应及耐 久试验 试验后电动机或驱动器不应出现零部件松动或损坏,性能应符合产品专用技术条件的规定 产品牢固地固定在试验支架上,支架固定在试验台面上,按GB/T2423,10中的扫频试验法进行振 动响应及耐久试验 在三个垂直的方向进行 试验期间的监测项目和方法,机械负载大小及是否通电试验等,应在产品专用技术条件中规定 表7 振动频率/Hz 幅值" 扫频次数 每一轴线危险频率上振动时间/minm 120机座以下 0.35mm或50m/s 电 机座 120320 30 0.175mm或25m/s 10~150 10 >320机座 产品专用技术条件规定 驱动器 0.035mnm或5m/s 10 1 指交越频率以下的位移幅值和交越频率以上的加速度幅值 交越频率在57Hz一62Hz之间 12
GB/T21418一2008 7.17冲击 当产品专用技术条件有要求时,电动机或驱动器应能承受表8规定的冲击试验 试验后电动机或 驱动器不应出现零部件松动或损坏,性能应符合产品专用技术条件的规定 产品牢固地固定在试验支架上,按GB/T2423.5的规定进行冲击试验 在三个相互垂直轴线的6 个方向进行 试验期间的监测项目、是否通电试验等,应在产品专用技术条件中规定 表8 峰值加速度/m/s 脉冲持续时间/ms 波形 每一轴线冲击次数 11 120机座以下 150 半正弦 50 120320机座 30 产品专用技术条件规定 320机座 半正弦 驱动器 15 7.18恒定湿热 电动机/驱动器应能承受温度十40C士2C,相对湿度(93)%,历时4d的恒定湿热试验 试验后 立即测量绝缘电阻,应不小于1MQ 电动机/驱动器应无明显的外表质量变坏及影响正常工作的锈蚀 现象 在正常大气条件下恢复12h后通电,系统应能正常工作 按GB/T2423.3规定的方法进行试验 7.19寿命 电动机的寿命应不低于2000h或符合产品专用技术条件规定 试验期内能应连续正常工作,试 验结束后,在电动机恢复到冷态时检查空载转速,其变化与试验开始时比较不应超过10% 7.20噪声 电动机的声功率级噪声应符合产品专用技术条件规定 噪声的测试按GB/T10069.1规定进行 7.21 电磁兼容性(EMC) 7.21.1导则 本试验要充分考虑系统的EMC环境,建议由用户和制造厂共同协商制定每项试验的试验等级,以 免付出不必要的代价 电动机应符合GB755一2000中第12章或产品专用技术条件的规定 驱动器试验方法和验收准则应符合下列规定 7.21.2低频干扰 电压波动;一15%十10%输人额定电压 频率波动:士2%额定频率 直流电源供电的驱动器不进行本项试验 在上述干扰下,系统在额定转速下,带额定负载运行,试验时驱动器应能正常运行,电动机的输出转 矩不应降低 7.21.3高频干扰 高频干扰试验要求和试验方法应符合表9的规定 表9 目 试验方法 项 试验要求 浪涌冲击(1.2/504s~8/204s) 试验点为驱动器的供电电源端口 GB/T17626.51999 电快速瞬变脉冲群 试验点为驱动器的供电电源端口和控制信号端口 GB/T17626.4一1998 静电放电 试验点为驱动器的保护接地端,优先选用接触放电法测试GB/T17626.2一2006 射频电磁场辐射 GB/T17626.3一2006 GB/T17626.3一2006 13
GB/T21418一2008 试验时系统在额定转速下空载运行,工作特性未有明显的变化,在规定的允差内正常工作 7.21.4发射 电网终端扰动电压的极限值应符合表10的规定 表10 频带/MH2 平均值/aB(aV) 准峰值/dBv 66 0.50 79 0， < 73 5.0 0.50<厂 60 5.0<<30 73 60 电磁辐射干扰的极限值应符合表11的规定 试验时系统在额定电压、额定转速下空载运行,试验方法按GB4824一2004的规定进行 表11 频带/MHz 测量距离/m 电场强度分量/dB(gV/m 30/<230 30 30 230GB/T21418一2008 8.2制造商应提供的电动机信息 制造商应根据用户要求提供下列参数值及允差 这些参数值可在使用说明书、铭牌和合格证中提 供,并能在试验中得到验证 如果参数值受驱动器或负载的影响,则对驱动器或负载应有具体描述 这 些参数如下 a)额定功率; D) 定子电感 o 定子电阻(20C); d)反电动势常数 转子的转动惯量 e 绝缘等级; fD 极数; g h 相数; 温升; 额定电压,V; j k)额定电流A; 额定转速(或空载转速),r/min. 额定转矩,Nm: m 最大转矩,Nm: n o)工作制 制造厂出品年月、编号; p) 质量 g 8.3制造商应提供的驱动器信息 随驱动器应提供的信息 a)规定由用户调整的校准元件、器件和部件所需的信息; b)适当选择输人和输出保护和接地所需的信息; c 使用说明书,包括使用驱动器所需要的所有信息 d EMC信息 引出线标记和端子编号 8 对于带引出线的电动机或系统,引出线(或带记号套的导线)颜色应给出 电动机带接线盒或接线 端子,应给出端子编号,驱动器的接线端子应有标记,标记应符合GB18211一2000中4.5的规定 接地标志 电动机或系统设有接地装置时,该接地装置的附近应设有指示接地的标志,此标志在电动机使用期 内不会脱落并且标志不应放在螺钉,可拆卸的垫圈或用作连接导线的可能拆卸的零部件上 接地线端 应标以符号“'”",对于接地软线,必须为绿,黄双色绝缘线,其他导线不得采用此色标 8.5安全和警告标志 制造厂应提供安全和警告标志 安全和警告标志的全部内容在使用说明书中应加以复述 安全性要求 电动机应符合GB755一2000中第13章和GB182112000的要求 检验规则 l 10.1检验分类 检验分为出厂检验和型式检验 15
GB/T21418一2008 10.2出厂检验项目及规则 出厂检验项目及基本顺序按表12进行 出厂检验可以抽样或逐台进行 抽样按GB/T2828.l一2003中检验一次抽样方案进行,检验水平 I,接收质量限(AQL值)为1.0或2.5,由使用方和制造方协商选定 出厂检验中,系统/驱动器/电动机若有一项或一项以上不合格,则该系统/驱动器/电动机为不合 格品 若批出厂检验合格,则除抽验中的不合格品外,使用方应整批接收;若批出厂检验不合格,则整批拒 收,由制造厂消除缺陷并剔除不合格品后,再次提交验收 型式检验项目及规则 10.3 10.3.1检验规则 有下列情况之一时，一般应进行型式检验 a)新产品试制定型完成时; D 由于设计或工艺上的变更足以引起性能和参数变化时,允许根据上述变更可能产生的影响进 行有关项目试验; 当出厂检验结果与以前进行的型式检验结果发生较大偏差时 c) d 定期抽试,每两年至少进行一次 10.3.2样机数量 从能代表相应生产阶段的产品中抽取6台,其中4台作为试验样机,2台作为存放对比用 注;特殊情况下样机抽取应符合专用技术条件规定 10.3.3检验结果的评定 10.3.3.1不合格 只要有一台样机的任一项检验不符合要求,并且不属于10.3.3.2和10.3.3.4的情况,则型式检验 不合格 10.3.3.2偶然失效 当鉴定部门确定某一项不合格项目属于孤立性质时,允许用新的同等数量的样机代替,并补做已经 做过的项目 然后继续试验,若再有一台样机的任何一个项目不合格,则型式检验不合格 10.3.3.3性能降低 样机经环境试验后,允许性能发生不影响使用性的降低,具体降低的程度及合格判据由产品专用技 术条件规定 10.3.3.4性能严重降低 样机在环境试验时或环境试验后,发生影响使用性的性能严重降低时,鉴定部门可以采取两种 方式: a)判定型式检验不合格; b) 当一台样机出现失效时,允许用新的两台样机代替,并补做已经做过的项目,然后补足10.3.2 规定的数量继续下面的试验,若再有一台样机的任何一个项目不合格,则判定型式检验不 合格 10.3.3.5同类产品的型式检验 当某一类两个及两个以上型号的产品同时提交鉴定时,每种型号均应抽取10.3.2规定的样机数 量,所有样机通过出厂检验后,再从中选取具有代表性的不同型号的样机进行其余项目的试验,合格判 任一台样机的任一项目不合格,则其所代表的该型号的产品型式检验不合格 本检 据按I0.3.3规定 验不允许样机替换 若型式检验合格,则认为同时提交的所有型号的产品均合格 10.3.3.6型式检验项目和基本顺序 型式检验项目基本顺序及样机编号应符合表12规定 16
GB/T21418一2008 表12 基本要求,试验方法和验收标准 试验分类 试验项目 型式检验 章条号电动机驱动器 系统 出厂检验 样机编号 轴伸径向圆跳动 6.1 1,2,3,4 X 凸缘止口对电动机轴线的径向圆跳动 6.2 1,2,3,4 × 凸缘安装面对电动机轴线的端面跳动 6.3 1,2,3,4 转子的转动惯量 6,4 6.5 保护接地电路有效性试验 6.6.1 耐电压 l.2.3.4 介电 性能 绝缘电阻 6.6.2 1,2,3,4 反电动势常数 6.7 定子电感 × 1,2,3,4 6.8 10 定子电阻 6.9 1,2,3,4 静阻转矩 1.2.3.4 1 6.10 空载转速 12 6.11 1.2.3.4 13 最大连续转矩 额定 14 最大连续电流 6.12 1,2,3,4 数据 15 额定转速 16 系统功能试验 6.13.1 通电 l.2.3.4 试验 17 高温连续运行试验 18 效率 7.2 l,2,3,4 蜂值转矩 19 峰值 1,2,3,4 7.3 数据 20 峰值电流 21 绕组温升 7.4 X 1,2,3,4 22 热阻和热时间常数 7.5 1,2,3,4 23 正反转速差 7.6 1,2,3,4 24 转速波动 7.7 1,2,3,4 转矩波动 1,2.3,4 25 7.8 26 温度变化 7.9.2 转速 27 7.9.3 电压变化 l.2.3.4 调整率 28 负载变化 7.9.4 29 转矩变化的时间响应 7.10 1,2,3,4 30 转速变化的时间响应 7.11 1,2,3,4 频带宽度 31 7.12 1.2.3.4 17
GB/T21418一2008 表12(续 基本要求,试验方法和验收标准 试验分类 试验项目 型式检验 章条号电动机驱动器 系统 出厂检验 样机编号 32 静态刚度 7.13 1,2,3,4 33 低温 7.14 1,2 34 高温 7.15 1,2 振动 3," 35 7,16 7.17 冲击 36 37 7.18 1,2 恒定湿热 × 38 寿命 7.19 39 噪声 7.20 3,4 40 低频干扰 7.21.2 电磁 兼容性 4 高频干扰 7.21.3 1,2,3,4 EMC 42 发射 7.21.4 可靠性 43 7.22 1.2.3.4 7.23 质量 l.2 注1;"“/”表示进行该项目经验，“-”表示不进行该项经验,“x"表示该项不适用 需配标准驱动器进行该项检验; 需配标准电动机进行该项检验 11 包装和储存 电动机在包装前轴伸应采用防锈保护措施 系统(电动机、驱动器)包装必须牢固可靠,包装箱应按GB/T191的规定标识 包装箱或包装盒在运输过程中应小心轻放,避免碰撞和敲击,严禁与酸碱等腐蚀性物质放在一起 储存在环境温度为-10C35C,相对湿度不大于85%,清洁、通风良好的库房内,空气中不得含 有腐蚀性气体 18
GB/T21418一2008 附录 A 资料性附录 系统方框图 A.1系统组成方框图(见图A.1) 驱动器 电动机 输出 图A.1永磁无刷电动机系统方框图 A.2控制原理方框图见图A.2图A.5 逻辑控制 价 电动机 输出 功率放大 转子位置 动器 传感 图A.2开环运行方框图 逻控制 电流调节 电动机 输出 输 功率放大 转子位置 电流传感 电诫反锁 动器 传感 图A.3转矩控制系统方框图 19
GB/T21418一2008 逻控制 速度调节 电流调节 输出 输入 电动机 功率放大 转子位置 速度反饿 电流传感 电流反偿 速度传感 郭动器 传感 图A.4速度控制系统方框图 电动机 输出 输入 位置调节 速度调节 电流调节 位置反馈 速度反饿 电流传感 电流反锁 速度传8 位置传感 驱动器 图A.5位置控制系统方框图 20
GB/T21418一2008 B 附 录 资料性附录 热阻和热时间常数的试验方法 B.1概述 电动机的热模型可包含几种热时间常数 但为了便于分析,通常用一种热时间常数来计算,如图 B.1所示 B.1.1试验条件 为方便电动机自身均匀散热,应允许在低速(低于5r/nmin)下运行,散热板与其他接触部分作隔热处理 试验在恒温条件下进行 若是风冷电动机,试验应在规定的冷却条件下进行 Ie o) -功率损耗,单位为瓦(W);TC -热容,单位为焦每开(J/K) 在环境温度下的温升,单位为开(K); Rs -热阻,单位为开每瓦(K/w);(). 环境温度 图B.1电动机的热模型 B.1.2试验程序 试验依照以下步骤进行 用不大于最大连续电流值的电流驱动电动机并使电动机达到热平衡状态 a b) 确定温升(). c)用() 乘以0.368,结果加上环境温度; d)将电源断开,记录电动机的温度下降到按c)步骤计算出的温度值所需的时间; e用P=FR计算功率损耗,式中I为电流值,R为温度在0时的绕组电阻 热时间常数是在d)步骤中记录的时间1,则热阻Rh=(A)./P,试验过程中相关参数的确定可 参见图B.2 0=0.t(A0.1-e%p(-t (Au),"，-" 0.368A 热时间常数,单位为分钟[(C)×R)];4 热稳定时的温度,单位为摄氏度(C) 心 环境温度,单位为摄氏度(C);价 -在1时刻的温度,单位为摄氏度(c) 图B.2测量过程参数说明