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三相异步电机效率(三相异步电动机效率和功率因数)
时间:2022-06-27 11:19

效率是电机产品的一个关键性能参数,尤其是在当前的节能控制环境下,客户对电机效率水平的追求更加明确和执着。

效率作为电机产品的机械和能量特性之一,比功率因数更受客户关注。简单理解,电机的功率因数代表了电机从电网获取电能的能力,直接关系到电能的利用率。效率是反映电机本体输出能量的能力。

从效率的概念分析,电机的机械功率(也叫输出功率)与电机的有功功率(也叫输入功率)之比就是电机的效率,用百分比表示。输入功率和输出功率之差就是电机的损耗。也就是说,要提高电机的效率,就要从降低电机的损耗入手。

对于异步电机,高速电机的效率高于低速电机,大容量电机的效率高于大容量电机。

电机的损耗由定子铜损耗、转子铜损耗、铁损耗、风摩擦损耗和杂散损耗组成。

定子的铜损与定子电流和绕组电阻的平方成正比。定子铜损过大,主要是额定电流增大造成的。电机损耗的增加会导致输入有功电流的增加;气隙大、铁芯质量差会导致输入无功电流增大。

对于转子铜损,在电机运行时,较小的转子铜损将有效提高电机的效率。然而,当电机启动时,希望通过增加转子电阻来提高其启动性能,尤其是对于笼型电机。我们在之前的推文中已经做了详细的分析,这里不再赘述。在实际生产过程中,铸铝转子电机铝杂质、冲片叠片不良、转子铸铝工艺缺陷、定子电流不平衡等问题都会导致转子铜损增加。

铁损在电机总损耗中占比较大,占笼型电机的20-25%。铁损过大,主要是铁芯质量问题:如铁芯冲片短路增加涡流损耗;气隙大,铁芯马蹄形,定子绕组匝数和节距小于设计值,使得铁损值的平方关系随着磁密的增大而增大;硅钢片原始比损耗高的原因。

风摩擦一般占电机总损耗的5-10%,高速电机相对较大。导致风摩擦增加的主要原因是轴承系统运行不良、通风损失增加、机械摩擦等。

杂散损耗一般占总损耗的10%以下。杂散损耗大的原因主要是定子谐波磁通在转子线棒和转子表面感应出谐波电流,导致额外的电阻损耗和表面损耗。产生这一问题的可能原因是:通过大定子绕组节距选择气隙谐波磁,定子磁动势中高次谐波磁动势;气隙磁导率不均匀,定转子铁芯缺口宽度过大,气隙磁通中齿谐波幅值增大;定、转子铁芯质量差,磁路过于饱和,气隙磁通波形非正弦畸变。

转子铁心筒精加工不当导致冲片间严重短路,旋转转子铁心表面涡流损耗增大。歪斜铝转子的导杆与铁芯的槽壁紧密接触。导杆感应的谐波电动势不仅通过铝笼产生谐波电流,而且在相邻导杆之间的铁芯齿中形成横向谐波电流。由此引起的谐波电流损耗往往是杂散损耗的主要部分。棒越靠近铁芯,接触电阻越小,横向电流损耗越大。对于压力铸铝转子,如果铁芯在压铸前不预热就在槽壁上形成氧化膜,杂散损耗比离心铸铝转子大得多。

此外,铁芯没有被按压,并且在那里

鉴于以上分析,控制电机损耗、提高电机效率是一项系统工程,涉及设计方案、工艺方法、生产过程控制的方方面面。这是电气工程师不断探索的艰辛历程,也是造福人类的节能环保工程。

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