直流電機效率求取方法一般有直接測試方法及間接測試方法，效率的直接測試方法主要是通過直接測量輸入功率、輸出功率從而求取效率；而直流電機效率的間接測試方法是指通過測量電機的銅耗、機械損耗、鐵耗等各種損耗，從而間接求取電機輸出功率計算出效率的方法。下面本文針對直流電機效試驗標準介紹直流電機損耗的求取及效率的計算方法。

一直流電機效率的間接測試—電機各損耗的確定

　　直流電機效率的間接測試主要是通過測量電機銅耗、鐵耗、機械損耗、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(換算到基準工作溫度，見下表1)之和與電樞電流平方乘積。

表1：基準溫度參照表

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鐵耗及機械耗

　　鐵損耗和機械損耗可以采用空載電動機法或者空載發電機法測得：

　　A. 空載電動機法

　　電機空載運行一段時間，使電機的軸承及電刷摩擦損耗達到穩定。試驗時，電機作空載運行，勵磁可以采用他勵，轉速保持在額定值，外施電壓從125%的額定電壓開始，逐步降低至可能達到的最低值。在每一電壓測量電樞電壓、電樞電流及勵磁電流。試驗后應立即測量電樞回路各部分繞組電阻。

　　被試電機的鐵耗(PFe)及機械損耗(Pfw)之和由下式1計算：

……1

　　式中：

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

　　PCu0——電樞回路中各部分繞組的銅耗，為試驗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。

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

 

圖1示：鐵耗及機械損耗之和對于電樞電壓平方的曲線

　　被試直流電機的鐵耗應按相應的感應電勢求得，即為被試電機是發電機時，電樞感應電勢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，當被試電機是發電機時，電樞感應電勢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. 空載發電機法

　　被試電機應在發電機方式下空載運行一段時間，使軸承及電樞摩擦損耗達到穩定。試驗時，被試電機采用他勵，轉速保持在額定值，被試電機的空載電樞電壓調節到等于被試電機在額定運行時的感應電勢，此時測功機或轉矩測量儀測得的功率即為被試電機的鐵耗與機械損耗之和。再使被試電機在空載不勵磁情況下運行，此時測功機或轉矩測量儀測得的功率即為機械損耗。通過兩次測試的損耗求差即可得到被試電機的鐵耗。

04勵磁損耗

　　A. 勵磁繞組銅耗

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

　　當計算電機在額定負載下的效率時，如勵磁電流不能由直接負載試驗測定，可取下列數值：

　　對并勵或他勵發電機(不論有無換向極)按電機空載電壓等于額定電壓加上額定電流時電樞回路(包括電樞繞組、電刷、換向繞組)的壓降所需勵磁電流的110%;

　　對帶有補償繞組的并勵或他勵發電機，按電機在空載電壓等于額定電壓加上額定電流時電樞回路(包括電樞繞組、換向繞組、補償繞組及電刷)電壓降時的勵磁電流;

　　對平復勵發電機，取空載電壓等于額定電壓時的勵磁電流；

　　對過復勵及欠復勵發電機，有制造廠與用戶協議；

　　對電動機，取額定電壓、額定轉速時的空載勵磁電流。

　　B. 主勵磁回路中變阻器損耗

　　主勵磁回路中變阻器損耗為指定負載時變阻器的電阻數值與在該負載時的勵磁電流平方的乘積，也可為指定負載時變阻器上的電壓降與該負載時勵磁電流的乘積。

　　C. 勵磁機損耗

　　由被試電機驅動并為其專用的勵磁機，其損耗應計入被試電機的勵磁損耗內。此項損耗為勵磁機的輸入功率(除勵磁機本身的機械損耗外)與勵磁機輸出功率間的差值加上勵磁機的勵磁損耗(如勵磁機為他勵時)。勵磁機的輸出功率即為勵磁繞組銅耗和主勵磁回路中變阻器損耗。

　　如勵磁機可從被試電機軸上拆下而單獨進行試驗時，則勵磁機在指定輸出時的輸入功率可用測功機或轉矩測量儀來測定；如勵磁機不能拆下時，則可將被試電機由獨立的電源他勵，在電動機狀態下運行，測定勵磁機在負載及空載不勵磁時整個機組的損耗，兩個損耗的差值即為勵磁機的輸入功率。

　　如上述方法都不能用時，則勵磁機損耗可以用本文所述的損耗分析法確定，但已計入在被試電機中的機械損耗不應計入。

　　雜散損耗

　　在額定負載時雜散損耗應按下列辦法確定：

　　無補償繞組——

　　額定輸入的1%(電動機)；

　　額定輸出的1%(發電機)。

　　有補償繞組——

　　額定輸入的0.5%(電動機)；

　　額定輸出的0.5%(發電機)。

　　當電機功率不等于額定值時，雜散損耗值應按電流平方成正比而進行修正。

　　對恒速電機，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的輸入和輸出。

　　對借調節外施電壓改變轉速的調速電動機，每一特定轉速時的額定輸入是指最大額定電流與該特定轉速時的電壓乘積。對借勵磁改變轉速的調速電動機，額定輸入是指額定電壓與最大額定電流的乘積。對借勵磁保持恒壓的調速發電機，額定輸出是指額定電壓與最大額定電流時的輸出。上述百分數是指在最低額定轉速時的雜散損耗。在其他轉速時，應再乘以下表2的校正系數。

表2示：對應轉速下的校正系數

二直流電機效率間接測試—效率的計算

01電機總損耗

　　總損耗=銅耗+電刷電損耗+鐵耗+機械損耗+勵磁損耗+雜散損耗

02效率的計算

　　直流電動機的效率：

　　式中：

　　ηM——直流電動機的效率；

　　P1——電動機輸入功率，W；

　　∑P——總損耗，W。

　　直流發電機的效率：

　　式中：

　　η0——直流發電機的效率；

　　P2——發電機輸出功率，W；

　　∑P——總損耗，W。

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