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电机的反电动势对电机性能的影响

2020-01-16 16:41:48     来源:电机技术日参        

【大比特导读】不同类型的电机,反电动势的大小变化情况截然不同。异步电动机反电动势的大小,随负载大小随时都在变,导致不同负载情况下,效率指标差异非常大;永磁电机中,只要转速不变,反电动势的大小就不变,因而不同负载情况下的效率指标基本不变。

反电动势,由反抗绕组中电流大小发生改变的趋势而产生。产生反电动势情况有:(1)、线圈中通入交变电流;(2)、导体置于交变磁场中;(3)导体切割磁场。继电器线圈、电磁阀门、接触器线圈、电动机绕组等电器工作时,都存在产生感应电动势现象。

电机

稳态电流生成需要两大必要条件:第一,闭合导电回路。第二,反电动势。我们可以从感应电机,理解产生感应电动势现象:三相对称电压,施加在互差120度电机定子绕组上,产生圆形旋转磁场,使置于这一旋转磁场中的转子导条,受到电磁力作用,由静止转变为旋转运动,导条内产生感应电势,通过导电端环联通的、导条闭合回路内流过感应电流。这样转子导条内产生出电势或电动势,这个电动势就是所谓的反电动势。在绕线式转子电机中,转子开路电压就是典型的反电动势。

不同类型的电机,反电动势的大小变化情况截然不同。异步电动机反电动势的大小,随负载大小随时都在变,导致不同负载情况下,效率指标差异非常大;永磁电机中,只要转速不变,反电动势的大小就不变,因而不同负载情况下的效率指标基本不变。

反电动势的物理意义

反抗电流通过或反抗电流变化的电动势叫反电动势。在电能转化关系式UIt=ε反It+I2Rt中,UIt即为输入电能,比如向电池、电动机或变压器中的输入电能;I2Rt是各电路中的热损失能量,这部分能量是一种热损耗能量,越小越好;输入电能与热损耗电能的差值,就是与反电动势相对应的那部分有用能量ε反It,换言之,反电动势是用来产生有用能量,与热损耗呈反相关,热损耗能量越大,可实现的有用能量就越小。

客观地讲,反电动势消耗了电路中的电能,但它并不是一种“损耗”,与反电动势相应的那部分电能,将转化为用电设备的有用能量,例如,电动机的机械能、蓄电池的化学能等。

由此可见,反电动势的大小,意味着用电设备把输入的总能量向有用能量转化的本领的强弱,反映用电器转化本领的高低。

决定反电动势的因素

对于电机产品,定子绕组匝数、转子角速度、转子磁体产生的磁场以及定转子的气隙是决定电机反电动势的因素。当电机设计完毕,转子磁场与定子绕组的匝数都是确定的,因此唯一决定反电动势的因素是转子角速度,也可以说就是转子转速,随着转子速度的增加,反电动势也随之增加。定子内径和转子外径之差会影响绕组的磁通大小,从而也会影响反电动势。

电机运行中应注意事项

● 如果电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动,这时没有了反电动势,电阻很小的线圈直接接在电源两端,电流会很大,很容易烧毁电动机。这种状态在电机的试验中会遇到,比如说堵转试验,就是要求电机转子处于静止状态,这时候的电机非常大,很容易将电机烧毁,目前大多数电机厂家对于堵转试验采用瞬时值的采集,这样基本上避免了由于堵转时间过长导致的电机烧毁问题,但由于每台电机受装配等多种因素的影响,所采集的值存在较大的差异性,不能非常准确性反映电机的起动状态。

● 当电动机所接电源电压比正常电压低很多时,此时电动机线圈也不转动,无反电动势产生,电动机也很容易烧坏。这种问题经常发生在临时线路使用的电机中,比如,临时线路采用有供电线,因为是一次性使用,以及预防被盗等因素,大多出于成本的控制会使用铝芯线,这样线路上的电压降就会很大,导致电机的输入电压不足,自然反电动势应相对要小,严重时电机起动困难,甚至无法起动,即使电机起动也是在非正常状态下的大电流运行,因而电机就很容易被烧毁。

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