程 磊 張傳甲

（威凱檢測技術(shù)有限公司 廣州 510663）

引言

小功率電機是我國特有的電機類別，國際上的電機標準很少關(guān)注小功率部分，一般國際標準特別是能效類標準對電機功率的要求最低是750 W，然而750 W 以下電機在家用電器中的應(yīng)用是十分廣泛的，其耗電量及對環(huán)境的影響也不容忽視，因此對小功率電機能效分級的研究很有必要。

近年來，國家政策層面上對產(chǎn)品綠色設(shè)計、制造，節(jié)能減排的要求逐步提高，電機作為傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品，其要求也在逐步提升，加之環(huán)保政策的逐步緊逼，一些落后產(chǎn)能及能效的產(chǎn)品亟待淘汰，行業(yè)面臨洗牌。在這種形勢下，大、中小型電機均在不斷推出新的產(chǎn)品系列、提升能效指標來響應(yīng)政策要求，因此目前亟需制定完善的小功率電機的能效考核指標體系，來適應(yīng)時代發(fā)展的需要。

1 小功率電動機能效標準現(xiàn)狀

GB 25958-2010[1]《小功率電動機能效限定值及能效等級》規(guī)定了小功率異步電動機的能效等級、能效限定值、目標能效限定值、節(jié)能評價值和試驗方法。它適用于690 V 及以下的電壓和50 Hz交流電源供電的小功率三相異步電動機（10～2 200 W）、電容運轉(zhuǎn)異步電動機（10～2 200 W）、電容起動異步電動機（120～3 700 W）、雙值電容異步電動機（250～3 000 W）等一般用途電動機,以及房間空調(diào)器風扇電動機（6～550 W）。

小功率電機能效標準GB 25958-2010 已實施九年，但一直未納入強制能效標簽體系，究其原因一是小功率電機產(chǎn)品類別廣泛復雜難以歸類，二是指標方面近十幾年一直未提高要求，特別是YS、YL 等工業(yè)系列電機，對行業(yè)的規(guī)范作用略顯薄弱，因此確定新的小功率電機能效指標意義重大。

2 小功率電機行業(yè)標準的能效要求

國內(nèi)的單相異步電動機屬于成熟產(chǎn)品，執(zhí)行統(tǒng)一的設(shè)計標準，目前執(zhí)行以下四項行業(yè)標準：JB/T 1010-2017[2]《YU系列電阻起動異步電動機 技術(shù)條件》、JB/T 1011-2017[3]《YC系列電容起動異步電動機 技術(shù)條件》、JB/T 1012-2017[4]《YY系列電容運轉(zhuǎn)異步電動機 技術(shù)條件》和JB/T 9542-2015[5]《雙值電容異步電動機通用技術(shù)條件》。國內(nèi)空調(diào)器風扇類電動機目前執(zhí)行以下兩個行業(yè)標準：JB/T 4270-2013[6]《房間空調(diào)器風扇用電容運轉(zhuǎn)異步電動機 技術(shù)條件》和JB/T 11703-2013[7]《空氣調(diào)節(jié)器風扇用無刷直流電動機 技術(shù)條件》。除JB/T 9542外，其他幾個行業(yè)標準均已經(jīng)加入了能效分級的要求，而JB/T 9542標準2019年也在修訂中，將會增加能效分級要求，五個行業(yè)標準均是以上一版本標準的效率指標作為3級能效指標，1、2級指標在下一級指標的基礎(chǔ)上損耗下降15 %得到。由于電阻起動異步電動機所占的市場份額非常少，原GB 25958-2010未考慮此種類型的電機產(chǎn)品。

3 小功率電機能效指標的分析及建議

小功率電機中的電阻起動異步電動機所占的市場份額非常少，因此新的能效考核指標體系可以不用考慮此類電機，企業(yè)生產(chǎn)參照推薦性行業(yè)標準即可。電容起動異步電動機、電容運轉(zhuǎn)異步電動機和雙值電容異步電動機這3類產(chǎn)品應(yīng)該結(jié)合目前實際和IEC標準[8]的效率指標，采用對比分析，確定合理的效率考核指標。在國家的強制標準中一直沒有對無刷直流電機的能效提出要求，因此合理制定其能效指標并納入新的考核體系非常有意義。

3.1 電容起動異步電動機

電容起動異步電動機主要應(yīng)用于需求起動力矩較大的場合，電機本體結(jié)構(gòu)所限運轉(zhuǎn)時不帶電容，效率很難提升，行業(yè)標準中也認為此類電機效率指標達到IE1標準能效是比較困難的，因此電容起動異步電動機的效率考核指標按照行業(yè)推薦標準中的要求即可。

3.2 電容運轉(zhuǎn)異步電動機

對于電容運轉(zhuǎn)異步電動機，對比行業(yè)標準3級能效指標與IE1指標，見圖1、圖2、圖3 。

圖1、圖2和圖3中數(shù)據(jù)標記類型為實心方形的是IEC標準中IE1對應(yīng)2、4、6極的指標，數(shù)據(jù)標記類型為實心三角形的是行業(yè)標準中3級能效對應(yīng)2、4、6極的指標，從圖中可以看出，高功率段IEC指標普遍高于行業(yè)指標，在低功率段行業(yè)標準指標較高，一小部分指標兩者接近或相同。在電機能效指標的選取上一般采用就高不就低的原則，因此電容運轉(zhuǎn)電動機應(yīng)該以IE1指標為主，將低功率段行業(yè)指標作為標準指標，形成新的指標體系。120 W以下的電容運轉(zhuǎn)異步電動機由于其企業(yè)生產(chǎn)數(shù)量較少，可以不考慮納入新的能效考核體系中。

圖1 2極電機效率指標對比

3.3 雙值電容異步電動機

對于雙值電容異步電動機，對比行業(yè)標準3級能效指標與IE1指標，見圖4、圖5 。其中，行業(yè)標準JB/T 9542中規(guī)定最低功率為250 W。

圖4和圖5中數(shù)據(jù)標記類型為實心方形的是IEC標準中IE1對應(yīng)2、4極的指標，數(shù)據(jù)標記類型為實心三角形的是行業(yè)標準中3級能效對應(yīng)2、4極的指標，從圖中可以看出， IEC指標普遍高于行業(yè)標準指標，在低功率段個別行業(yè)標準指標高出IEC指標，另外也有一小部分重合指標。因此對于雙值電容異步電動機，也應(yīng)該以IE1指標為主，將低功率段個別指標作為標準指標，形成新的指標體系。

3.4 空調(diào)器風扇用電動機

目前空調(diào)器風扇用電動機主要有兩種類型，電容類電機和無刷直流電動機，標準GB 25958-2010中僅考慮了電容類電機，隨著電機技術(shù)的發(fā)展，無刷直流電動機的市場份額正逐年增多，因此新的能效考核體系增加這一類產(chǎn)品的能效要求十分必要。

JB/T 4270-2013《房間空調(diào)器風扇用電容運轉(zhuǎn)異步電動機 技術(shù)條件》和JB/T 11703-2013 《空氣調(diào)節(jié)器風扇用無刷直流電動機 技術(shù)條件》這兩個行業(yè)標準已于2013年發(fā)布，具備一定的行業(yè)基礎(chǔ)，因此里面的效率指標數(shù)據(jù)可以納入到新的能效考核體系中，考慮到空調(diào)類電機產(chǎn)品規(guī)格型號豐富且大小功率的電機均有一定的市場份額，新的能效考核體系可以將標準功率范圍定為10～1 100 W。

由于小功率電動機效率偏低，效率容差如執(zhí)行GB /T 755[9]，則可能出現(xiàn)效率容差計算值超10 %的情況（GB/T 755規(guī)定最低為-0.07），因此對于小功率電機部分，效率容差可以考慮執(zhí)行GB/T 5171.1[10]（最大-0.04）。按行業(yè)標準JB/T 4270考核效率指標時，計算結(jié)果考慮容差后可能會出現(xiàn)同時滿足兩個效率等級的情況，所以建議新的能效考核體系中效率指標在原行業(yè)標準的基礎(chǔ)上做些調(diào)整，建議2級能效指標為3級指標加4 %（最大容差），建議1級能效指標為2級指標加4 %。調(diào)整前后的2級指標對比情況如表1所示。

圖2 4極電機效率指標對比

圖3 6極電機效率指標對比

空調(diào)器風扇用無刷直流電動機建議在行業(yè)標準的基礎(chǔ)上，將優(yōu)先功率值列表出來，效率指標采用插值法確定。

4 小功率電機的能效試驗方法

對于小功率電動機部分，由于輸出功率普遍不高，效率測試方法可以按照GB/T 5171.21[11]中的直接法進行，但是由于小功率電機的特殊性，需要對空調(diào)類電動機和無刷直流電動機的測試作出明確的規(guī)定才能在實踐中方便操作，因此建議如下：

圖5 4極電機效率指標對比

表1 空調(diào)電容電機效率指標對比

1）對于空調(diào)類電動機，由于行業(yè)的原因，電動機可能應(yīng)用于多個轉(zhuǎn)速場合，效率測試時統(tǒng)一為按標稱的最高轉(zhuǎn)速點進行。

2）對于無刷直流電動機，由于帶有控制器，實際產(chǎn)品可能有幾種類型，一是電機與控制器分離，二是驅(qū)動電路與電動機集成為一體，三是交流輸入的無刷直流電動機。針對此種情況，測試方法應(yīng)當統(tǒng)一為當驅(qū)動電路與電機無法分離時，按整體考核效率。

5 小結(jié)

科學的能效指標體系既需要考慮我國的實際國情，又需要兼?zhèn)渑cIEC 標準指標的統(tǒng)一性。新的小功率電機能效標準如果能夠正式實施并且納入到強制能效標簽體系，那么必將會引起新一輪的行業(yè)洗牌，淘汰掉一部分落后的能效產(chǎn)品。將新的小功率電機能效分級應(yīng)用到實踐中也必然會鼓勵高效小功率電機企業(yè)進行創(chuàng)新提升，同時對整個小功率電機行業(yè)的良性發(fā)展起到促進作用。