การทดสอบประสิทธิภาพของมอเตอร์: ไออีซี 60034-2-1 & อธิบาย IEEE 112B

โดยทีมวิศวกรรม EconoTest · ผู้ผลิตโต๊ะทดสอบ, เซี่ยงไฮ้

เหตุใดการทดสอบประสิทธิภาพจึงกลายเป็นข้อบังคับ

มอเตอร์ไฟฟ้ากินไฟประมาณ 45% ของไฟฟ้าทั่วโลก. หน่วยงานกำกับดูแลตอบสนองด้วยมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานขั้นต่ำ: ระเบียบการออกแบบเชิงนิเวศน์ของสหภาพยุโรป (สหภาพยุโรป) 2019/1781 ต้องใช้ IE3 สำหรับมอเตอร์ส่วนใหญ่ตั้งแต่ 0.75–1000 kW (IE4 สำหรับ 75–200 kW ตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 2023), US DOE บังคับใช้ระดับ NEMA Premium ที่เทียบเท่ากัน, และ GB ของจีน 18613 กำหนดให้ IE3 เป็นตลาดหลัก. ในทุกกรณี, ระดับประสิทธิภาพที่อ้างสิทธิ์จะต้องได้รับการสนับสนุนจากข้อมูลการทดสอบที่ผลิตตามมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับ และหน่วยงานกำกับดูแลตลาดในสหภาพยุโรปและจีนจะดึงผลิตภัณฑ์สำหรับการทดสอบการตรวจสอบเป็นประจำ.

สำหรับผู้ผลิตมอเตอร์, เครื่องกรอกลับ, และผู้นำเข้า, ซึ่งหมายความว่าการทดสอบประสิทธิภาพไม่ใช่ R อีกต่อไป&ดีลักซ์. เป็นข้อกำหนดในการเข้าถึงตลาด.

สองมาตรฐานที่สำคัญ

ไออีซี 60034-2-1

ที่ได้มาตรฐานระดับสากล, อ้างอิงโดย EU Ecodesign, จีน GB/T 1032, และกฎระเบียบของประเทศส่วนใหญ่. มันกำหนดวิธีการหลายวิธีจัดอันดับตามความไม่แน่นอน: วิธีที่แนะนำสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสจาก 1 กิโลวัตต์ถึง 2 เมกะวัตต์เป็น 2-1-1B - ผลรวมของการสูญเสียกับการสูญเสียโหลดที่หลงทางซึ่งพิจารณาจากการสูญเสียที่เหลือ. มาตรฐานระบุระดับความแม่นยำของเครื่องมือ, ข้อกำหนดการรักษาเสถียรภาพทางความร้อน, และลำดับการคำนวณที่แน่นอน.

อีอีอี 112

มาตรฐานอเมริกาเหนือ. วิธี ข (อินพุต-เอาท์พุตพร้อมการแยกการสูญเสีย) เป็นวิธีการที่จำเป็นสำหรับการติดฉลากประสิทธิภาพ NEMA และการปฏิบัติตาม DOE สำหรับมอเตอร์โพลีเฟส 1–500 แรงม้า. ในทางเทคนิคแล้วมีความใกล้เคียงกับ IEC 2-1-1B มาก — ห้องปฏิบัติการที่มีอุปกรณ์ครบครันสามารถทำงานได้ทั้งสองอย่างด้วยฮาร์ดแวร์ตัวเดียวกัน. C390 ของแคนาดาอ้างอิงแนวทางเดียวกัน.

การแยกการสูญเสีย: สิ่งที่วัดได้จริง

การสูญเสียมอเตอร์ทั้งหมดแบ่งออกเป็นห้าองค์ประกอบ, แต่ละรายการกำหนดโดยการทดสอบเฉพาะ:

องค์ประกอบการสูญเสีย	หุ้นทั่วไป	มีการกำหนดอย่างไร
การสูญเสียสเตเตอร์I²R	25–40%	วัดความต้านทานของขดลวด × กระแสโหลด², แก้ไขอุณหภูมิแล้ว
การสูญเสียโรเตอร์I²R	15–25%	จากการวัดสลิประหว่างการทดสอบการรับน้ำหนัก
แกนกลาง (เหล็ก) การสูญเสีย	15–25%	การทดสอบขณะไม่มีโหลดที่แรงดันไฟฟ้าแปรผัน
แรงเสียดทาน & การไขลาน	5–15%	การทดสอบขณะไม่มีโหลด, คาดการณ์ให้เป็นแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์
การสูญเสียโหลดหลงทาง	10–20%	สารตกค้าง: วัดการสูญเสียทั้งหมดลบองค์ประกอบทั้งสี่ข้างต้น, การถดถอยเชิงเส้นเทียบกับแรงบิด²

การพิจารณาการสูญเสียน้ำหนักบรรทุกที่หลงทางคือจุดที่วิธีการที่ต้องการได้รับความแม่นยำ. วิธีการแบบง่าย (เช่น 2-1-1C) กำหนดการสูญเสียที่หลงทางจากตารางคงที่ แต่การสูญเสียที่หลงเหลือจริงจะแตกต่างกันไปตามคุณภาพการออกแบบและการผลิต. สำหรับมอเตอร์ที่อยู่ใกล้ขอบเขตคลาส IE, สันนิษฐานว่าการสูญเสียที่หลงทางสามารถดันฉลากไปผิดคลาสในทิศทางใดทิศทางหนึ่งได้.

ขั้นตอนการทดสอบ — IEC 2-1-1B / IEEE 112B ในทางปฏิบัติ

1. การทดสอบความร้อนโหลดจัดอันดับ

เดินมอเตอร์ที่โหลดที่กำหนดบนไดนาโมมิเตอร์จนกระทั่งอุณหภูมิคงที่ (การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่คดเคี้ยวด้านล่าง 1 K ต่อครึ่งชั่วโมง). บันทึกอินพุตไฟฟ้า, แรงบิด, ความเร็ว, ความต้านทานของขดลวดทันทีหลังจากปิดเครื่อง, และอุณหภูมิโดยรอบ. ซึ่งจะสร้างอุณหภูมิอ้างอิงสำหรับการแก้ไขการสูญเสียทั้งหมด.

2. การทดสอบเส้นโค้งโหลด

ใช้จุดโหลดหกจุด — โดยทั่วไป 25%, 50%, 75%, 100%, 115%, 125% ของโหลดที่กำหนด - จากสูงสุดไปต่ำสุด, อย่างรวดเร็ว, ก่อนที่มอเตอร์จะเย็นลง. ในแต่ละจุดบันทึกแรงบิด, ความเร็ว, แรงดันไฟฟ้า, ปัจจุบัน, และกำลังไฟฟ้าเข้าทุกเฟส.

3. การทดสอบขณะไม่มีโหลด

ปลดการเชื่อมต่อมอเตอร์และใช้งานโดยไม่มีโหลดผ่านจุดแรงดันไฟฟ้าหลายจุด 110% จนถึงจุดที่กระแสน้ำเริ่มสูงขึ้น (โดยทั่วไปจะมีแรงดันไฟฟ้า 20–30%). สิ่งนี้จะแยกการสูญเสียคอร์ออกจากกัน (ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า) จากการเสียดสีและแรงลม (ไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า).

4. การคำนวณ

แยกองค์ประกอบการสูญเสียทั้งห้าออก, การสูญเสียที่เหลือต่อแรงบิดยกกำลังสอง, เรียบ, รวมตัวกันอีกครั้ง, และประสิทธิภาพการคำนวณในแต่ละจุดโหลด. ซอฟต์แวร์ม้านั่งทดสอบสมัยใหม่ดำเนินการห่วงโซ่การคำนวณ IEC/IEEE เต็มรูปแบบโดยอัตโนมัติ และแจ้งคุณภาพการถดถอย (มาตรฐานต้องมีค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ γ ≥ 0.95, หรือต้องทำการทดสอบซ้ำ).

ข้อกำหนดของอุปกรณ์

มาตรฐานกำหนดพื้นเครื่องมือวัดเฉพาะ — นี่คือสิ่งที่แยกห้องปฏิบัติการที่ปฏิบัติตามข้อกำหนดออกจากม้านั่งปฏิบัติงานทั่วไป:

• ไดนาโมมิเตอร์พร้อมทรานสดิวเซอร์แรงบิดแบบอินไลน์, ความแม่นยำ 0.2% ของการอ่านหรือดีกว่า, ครอบคลุมแรงบิดพิกัดพร้อมเฮดรูมถึง 125% โหลด. ก ไดนาโมมิเตอร์ AC แบบปฏิรูป เป็นทางเลือกมาตรฐาน: โดยจะรักษาความเร็วให้คงที่ในทุกจุดโหลด และส่งพลังงานทดสอบกลับคืนสู่กริด แทนที่จะเผาในตัวต้านทาน.
• เครื่องวิเคราะห์พลังงาน, ระดับความแม่นยำ 0.2 หรือดีกว่า (0.1 เหมาะสำหรับงาน IE4/IE5), การสุ่มตัวอย่างแบบหลายเฟสพร้อมกัน.
• การวัดความต้านทานที่แม่นยำ (ไมโครโอห์มมิเตอร์, 4-ลวด) พร้อมการจับภาพหลังปิดเครื่องอย่างรวดเร็ว.
• เครื่องมือวัดอุณหภูมิ: RTD ที่คดเคี้ยวหรือเทอร์โมคัปเปิลพร้อมเซ็นเซอร์วัดสภาพแวดล้อมตามกฎการจัดวางของมาตรฐาน.
• การวัดความเร็ว แม่นยำถึง 0.1% — สลิปเข้าสู่การสูญเสียโรเตอร์โดยตรง.

การวิเคราะห์ความไม่แน่นอนมีความสำคัญในเชิงพาณิชย์: ก 0.5% ข้อผิดพลาดของช่องแรงบิดแพร่กระจายไปสู่ข้อผิดพลาดด้านประสิทธิภาพประมาณครึ่งจุด, ซึ่งที่ขอบเขต IE3/IE4 คือความแตกต่างระหว่างผ่านและล้มเหลว.

การสร้างหรืออัปเกรดห้องปฏิบัติการทดสอบประสิทธิภาพเพื่อให้สอดคล้องกับมาตรฐาน MEPS? บอกช่วงกำลังมอเตอร์และมาตรฐานเป้าหมายของคุณให้เราทราบ — เราจะเสนอการกำหนดค่าแบบตั้งโต๊ะที่สอดคล้องตามมาตรฐาน →

คลาสประสิทธิภาพโดยสรุป

ระดับ	ชื่อ	สถานะการกำกับดูแล (2026)
IE2	ประสิทธิภาพสูง	ต่ำกว่ามาตรฐานทางกฎหมายใน EU/US/China สำหรับมอเตอร์ใหม่ส่วนใหญ่
IE3	พรีเมี่ยม	ขั้นต่ำตามกฎหมายสำหรับมอเตอร์ขนาด 0.75–1000 kW ส่วนใหญ่ในตลาดหลักๆ
IE4	ซูเปอร์พรีเมี่ยม	จำเป็นในสหภาพยุโรปสำหรับ 75–200 กิโลวัตต์ (ดอล); ขับเคลื่อนตลาดไปที่อื่น
IE5	พรีเมี่ยมสุดๆ	กำหนดไว้ใน IEC TS 60034-30-2; สามารถทำได้ด้วยการออกแบบ PM และแบบฝืนแบบซิงโครนัสเป็นหลัก

การทดสอบ PM และมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์

การทดสอบระดับ IE ของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรและมอเตอร์รีลัคแทนซ์ซิงโครนัสมีดังนี้ ไออีซี 60034-2-3, ซึ่งเพิ่มการวัดที่ป้อนด้วยคอนเวอร์เตอร์: มอเตอร์ได้รับการทดสอบด้วยการขับเคลื่อน, และเครื่องวิเคราะห์กำลังจะต้องจัดการกับรูปคลื่น PWM ที่มีปัจจัยยอดสูงและเนื้อหาความถี่ที่สูงกว่าความถี่เส้นมาก. มีรายงานประสิทธิภาพสำหรับมอเตอร์, ไดรฟ์, หรือระบบขับเคลื่อนกำลังแบบรวม (ตาม IEC 61800-9). ฮาร์ดแวร์ไดนาโมมิเตอร์ก็เหมือนกัน; ห่วงโซ่การวัดและการคำนวณแตกต่างกัน. สำหรับมอเตอร์ฉุด EV, คลาส IE แบบจุดเดียวให้ทางเต็ม แผนที่ประสิทธิภาพ — จุดแรงบิด/ความเร็วหลายร้อยจุดประกอบกันเป็นแผนผังโครงร่าง, ซึ่งเป็นการส่งมอบหลักใดๆ อีเพลา หรือโปรแกรมทดสอบมอเตอร์ EV.

คำถามที่พบบ่อย

อะไรคือความแตกต่างระหว่าง IEC 60034-2-1 วิธี 2-1-1A และ 2-1-1B?

วิธีที่ 2-1-1A คือการวัดอินพุต-เอาท์พุตโดยตรง: ประสิทธิภาพ = เอาท์พุตเชิงกล / อินพุตไฟฟ้า. ความไม่แน่นอนของมันถูกครอบงำโดยช่องแรงบิด และโดยทั่วไปยอมรับได้สำหรับมอเตอร์ขนาดเล็กเท่านั้น (มาตรฐานจำกัดไว้ที่ ≤1 กิโลวัตต์). วิธีที่ 2-1-1B วัดอินพุต-เอาท์พุตด้วย, แต่แยกส่วนประกอบที่สูญเสียทั้งหมดและกำหนดการสูญเสียโหลดที่หลงทางจากส่วนที่เหลือ, ยกเลิกข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบ. เป็นวิธีที่นิยมสำหรับ 1 มอเตอร์สามเฟส kW-2 MW.

ฉันต้องมีห้องปฏิบัติการที่ผ่านการรับรองเพื่ออ้างสิทธิ์ในคลาส IE หรือไม่?

สหภาพยุโรปอนุญาตให้ผู้ผลิตประกาศตนเองโดยอิงจากการทดสอบของ IEC 60034-2-1 — แต่เอกสารทางเทคนิคจะต้องผ่านการทดสอบการเฝ้าระวังตลาดอีกครั้ง. ผู้ผลิตหลายรายใช้ห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO/IEC 17025 (ภายในหรือบุคคลที่สาม) เพื่อลดความเสี่ยงนี้. ระบบ CCC/ฉลากพลังงานของจีนและกระบวนการประกวดราคาบางอย่างจำเป็นต้องมีรายงานผลการทดสอบที่ได้รับการรับรองอย่างชัดเจน.

สามารถทดสอบประสิทธิภาพด้วยมอเตอร์ที่ติดตั้งภาคสนามได้?

มีวิธีโดยประมาณอยู่ (การประมาณแรงบิดตามกระแสและช่องว่างอากาศ), มีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบพลังงานที่มีความไม่แน่นอน 1-3 คะแนน. ไม่มีวิธีการภาคสนามใดที่เป็นไปตามข้อกำหนด MEPS — ค่าประสิทธิภาพตามกฎระเบียบจำเป็นต้องมีการทดสอบไดนาโมมิเตอร์ภายใต้สภาวะที่ได้รับการควบคุม.

การทดสอบ IEC 2-1-1B เต็มรูปแบบใช้เวลานานเท่าใด?

การทดสอบการระบายความร้อนมีผลเหนือกว่า: 2–8 ชั่วโมงในสภาวะคงตัว ขึ้นอยู่กับขนาดเฟรม, บวกกับกราฟโหลดประมาณหนึ่งชั่วโมง, เส้นโค้งที่ไม่มีโหลด, และการวัดความต้านทาน. ด้วยการติดตั้งและการสร้างรายงาน, มอเตอร์หนึ่งตัวต่อกะคือตัวเลขการวางแผนที่สมจริงสำหรับการทดสอบวิธีที่ต้องการเต็มรูปแบบ; ม้านั่งอัตโนมัติช่วยปรับปรุงปริมาณงานส่วนใหญ่โดยการกำจัดการจัดการและการคำนวณข้อมูลแบบแมนนวล.

ตัวแปลงสัญญาณแรงบิดต้องการความแม่นยำเท่าใด?

ไออีซี 60034-2-1 ต้องการความแม่นยำของเครื่องมือ ±0.2% ของขนาดเต็มหรือดีกว่าสำหรับวิธีการที่ต้องการ, และหัวโซน่าร์ต้องมีขนาดเพื่อให้แรงบิดที่วัดได้ใช้เศษส่วนของช่วงที่เหมาะสม — ก 1000 หน้าแปลน Nm บน 50 มอเตอร์ Nm ไม่ผ่านข้อกำหนดแม้ว่าหน้าแปลนจะอยู่ในระดับเดียวกันก็ตาม 0.05. ทรานสดิวเซอร์แบบหลายช่วงหรือแบบคู่เป็นเรื่องปกติในห้องปฏิบัติการที่ครอบคลุมช่วงกำลังที่กว้าง. ดูของเรา คู่มือการสอบเทียบ เพื่อรักษาห่วงโซ่.