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电机空载和负载状态,其工作参数有何不同?

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拖动负载是电机的唯一使命,随着电机的负载变化,电机的转速、效率、功率因数、电流和输出转矩都在发生着变化。

(1)电机转速的变化

电机转速的变化,通过转差率来体现。转差率s与转子铜耗和电磁功率的关系见式(1)

当电机空载时,转子电流很小,因而对应的转子铜耗也很小,转差率趋近于零,因而电机的转速非常接近于同步转速;随着电机负载的增加,转子电流、转子铜耗和电磁转矩都在不同程度地增加,转子铜耗的增加更快,最终表现为转差率增加,转速下降;但整体来讲,即使在负载状态转子铜耗本身也不大,因而异步电机的转差率也较小,一般在0.01到0.05之间。

(2)效率变化特性

我们先引入公式(2),直接从数据上进行分析。式(2)中,∑p是电机的总损耗,p1为电机的输入功率。

当电机空载时,p2为0,则对应的效率也为零;当电机负载增加时,∑p也在增加并达到一稳定值,效率达到最高值,对应的负载率为75%到100%,这也是电机效率发挥的最好状态;当电机负载继续增加,则会出现电机过载且效率下降的情况。

(3)功率因数变化情况

当电机空载时,其电流基本上是激磁电流,对应的功率基本上是无功功率,因而功率因数很低,通常不到0.2;加载后,功率因数随之增加,达到额定状态后功率因数也达到最大值;当电机过载后,由于转速下降功率因数水平也变差

(4)转矩特性的变化

我们再引入一个公式(3),式中,p2为电机的输出功率,n为电机转速,M2为电机的转矩。对于异步电机,电机空载与负载状态下的转速差异不大,因而转矩与电机的输出功率基本呈线性关系。

(5)定子电流的变化情况

当电机空载时,转子电流为0,定子电流主要为激磁电机,随着负载的增加,转子电流变大,定子部分与之相平衡的电流分量也在增加,因而定子电流与输出功率呈正相关;当电机额定状态运行时,电流为额定电流,电机过载时电流增加严重,绕组因过热而烧毁。

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