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电压变动对感应电机的运行有什么影响

时间:2020-05-28 来源:豫通电机

下面分别说明电压偏离额定值时,对电机运行的影响。为方便理解,在电压变化时,假定电源的频率不变,电机的负载力矩也不变。

(1)对磁通的影响

电机铁芯中磁通的大小决定于电势的大小。而在忽略定子绕组漏阻抗压降的前提下,电势就等于电机的电压。由于电势和磁通成正比地变化,所以,电压升高,磁通成正比地增大;电压降低,磁通成正比地减小。

(2)对力矩的影响

不论是启动力矩、运行时的力矩或最大力矩,都与电压的平方成正比。电压愈低,力矩愈小。由于电压降低,启动力矩减小,会使启动时间增长,如当电压降低20%时,启动时间将增加3.75倍。要注意的是,当电压降得低到某一数值时,电机的最大力矩小于阻力力矩,于是电动机会停转。而在某些情况下(如负载是水泵,有水压情况下),电机还会发生倒转。

(3)对转速的影响

电压的变化对转速的影响较小。但总的趋向是电压降低,转速也降低,因为电压降低使电磁力矩减小。例如,对于具有额定转差为2%而最大力矩为两倍额定力矩的电机,当电压降低20%时,转速仅减小1.6%。

(4)对出力的影响

出力即机轴输出功率。它与电压的关系与转速对电压的关系相似,电压变化对出力影响不大,但随电压的降低出力也降低。

(5)对定子电流的影响

定子电流为空载电流与负载电流的向量和。其中负载电流实际上是与转子电流相对应的。负载电流的变化趋势与电压的变化相反,即电压升高,负载电流减小,电压降低,负载电流增加。而空载电流(或叫激磁电流)的变化趋势与电压的变化相同,即电压增高,空载电流也增大,这是因为空载电流随磁通的增大而增大。

当电压降低时,电磁力矩降低,转差增大,转子电流和定子中负载电流都增大,而空载电流减小。通常前者占优势,故当电压降低时,定子电流通常是增大的。

当电压升高时,电磁力矩增大,转差减小,负载电流减小,而空载电流增大。但这里分两种情况:当电压偏离额定值不大,磁通还增大得不多的时候,铁芯未饱和,空载电流的增加是与电压成比例的,此时负载电流减小占优势,定子电流是减小的;当电压偏离额定值较大,磁通增大得很多时,由于铁芯饱和,空载电流上升得很快,以致它的增大占了优势,此时定子电流增加。所以,当电压增大时,定子电流开始略有减小,而后上升,此时,功率因数变坏。

(6)对吸取无功功率的影响

电机吸取的无功功率,一是漏磁无功功率,二是磁化无功功率,前者建立漏磁场,后者建立定、转子之间实现电磁能量转换用的主磁场。

漏磁无功功率与电压的平方成反比地变化,而磁化功率与电压的平方成正比地变化。但由于铁芯饱的影响,磁化功率可能不与电压的平方成正比地变化。所以 ,电压降低时,从系统吸取的总的无功功率变化不大,还有可能减小。

(7)对效率的影响

若电压降低,机械损耗实际上不变,铁耗差不多与电压平方成正比减少;转子绕组的损耗和转子电流平方成正比增加;定子绕组的损耗决定于定子电流的增加还是减少,而定子电流又决定于负载电流和空载电流间的互相关系。总的来说,电机在负载小时(≤40%),效率增加一些,而然后开始很快地下降。

(8)对发热的影响

在电压变化范围不大的情况下,由于电压降低,定子电流升高;电压升高,定子电流降低。在一定的范围内,铁耗和铜耗可以相互补偿,温度保持在容许范围内。因此,当电压在额定值±5%范围内变化时,电机的容量仍可保持不变。但当电压降低超过额定值的5%时,就要限制电机的出力,否则定子绕组可能过热,因为此时定子电流可能已升到比较高的数值。当电压升高超过10%时,由于磁通密度增加,铁耗增加,又由于定子电流增加,铜耗也增加,故定子绕组温度将超过允许值。