稳定工作区是电机可靠性的基本保证——三相异步电动机的机械特性分析
2020-09-24 14:20:16 来源:电机技术日参
【哔哥哔特导读】电机在额定运行条件下,即额定电压和额定负载条件下,电机转矩为额定转矩,额定负载是保证电机正常运行的必要条件,在电机运行过程中偶发的过载,是电机过载能力的表现,表征电机过载能力的参数为电机的最大转矩。
任何一台电动机产品都存在起动、工作及停机等不同状态并对应不同的机械特性。
电机启动的过程也就是转子由静止到额定转速的过程。电机启动瞬间,电机转速为0转差为1,此时的起动电流很大,功率因数很低。当电机达到额定转速时,此时电机的转速非常接近同步转速,但永远小于同步转速。
电机在额定运行条件下,即额定电压和额定负载条件下,电机转矩为额定转矩,额定负载是保证电机正常运行的必要条件,在电机运行过程中偶发的过载,是电机过载能力的表现,表征电机过载能力的参数为电机的最大转矩。
电机运行过程中,额定转矩不能太接近最大转矩,以保证电机的一定的过载能力和稳定的运行能力。对于不同类型的电动机,会设定不同的过载系数(最大转矩与额定转矩的比),普通工况的电机过载系数控制在1.8-2.5之间,而对于起重、冶金等工况的电动机,过载系数设定为3.5左右,相关的要求在电机的产品技术条件及订货技术协议中会有具体规定。
对于任何一台电机,都可以将其运行区间分为稳定与非稳定两部分。异步电机的一个重要参数是转差率,按照转速与转矩的关系,转速较小时对应的转矩较大,最大转矩条件下对应的转速最小,也就是转差率最大。我们可以按照转差率来界定电机的稳定与非稳定工作区。
稳定工作区间内,电机的转差率在零与最大转差率之间。在该区间,电机额定负载下对应额定转矩和额定转差,如果出现负载突然变大,则电机转速会下降,对应的转差率变大,此时的转矩也增加,用以平衡电机的负载转矩,保证电机转速的不再下降;反之,当电机的负载突然变小,电机转速将会增加,此时的转差和转矩变小,以平衡减小的负载转矩,同时确保电机转速的不再增加。
当电机的负载恢复额定值时,电机的转速、转矩也同时恢复到额定值。也就是说,负载小范围的波动不会影响电机的稳定工作,电机参数的自动调节保证了电机的正常工作。对于恒负载工况,电机的转速处于相对恒定状态,而对于负载不稳定的情况,电机的转速也随之变化。
当电机的负载超过最大负载时,即电机处于长时间的过载状态,此时电机的转差率超过最大负载条件下对应的值,但不会达到1。当电机运行中出现严重超载,此时电机的输入电压会降低,导致电机电磁转矩严重下降,并迫使电机停下来。实际运行中,对于电机运行的电压进行了具体规定,最高电压不应超过额定电压的10%,电压下偏不能超过5%,这样可以满足电机正常的工作条件。
当电网电压过高时,电机的磁路处于饱和状态,对应的损耗会增加,长期运行会导致发热问题;而当电网电压过低时,电机因拖动额定负载,出现转速下降但电流增加问题,如果工作电流长期超过额定电机,同样会造成绕组发热烧毁问题。
综合以上分析,电机在稳定的工作区间,即负载变化时,电机转速会有小范围的变化,这也是异步电机的过载能力体现;但是,当电源电压不足,或是电机处于长期的过载状态,会导致电机发热烧毁问题。为了保证电机的可靠性,要保证电机稳定工作的条件,但对于风机类负载,可以在非稳定区间进行工作,关于这方面的内容我们会另择版与大家交流。
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