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电机电压和电流的关系,以及偏离额定电压运行的严重后果!

2021-01-20 14:42:14     来源:电机技术日参        

【哔哥哔特导读】最为直接的比较方法,可以按同功率条件下低压电机和高压电机的电流值进行比较:直观上比较,电机绕组和引接线的导电面积有很大的差异;另外一个比较方式是双电压电机不同供电电压时电流的比较,同样是高电压对应较小的线电流。

电压和电流是电机产品非常重要的关键性能参数,对于输出同一功率条件下的电机,高电压电机对应的电流要小,而低电压电机对应的电流会非常大。但是,不同的界定条件会对应不同的结果。

01 同功率条件下电压与电流的关系

最为直接的比较方法,可以按同功率条件下低压电机和高压电机的电流值进行比较:直观上比较,电机绕组和引接线的导电面积有很大的差异;另外一个比较方式是双电压电机不同供电电压时电流的比较,同样是高电压对应较小的线电流。

电机

三相电机功率、效率、电流、电压的关系为:额定功率 =×额定相电压×额定相电流×功率因数×效率 。从此关系式可以得出一个结论:同功率条件下,电机的电压与电流呈负相关关系,即一增一减的关系,当然还与电机的功率因数和效率有一定关系,但是,同功率、同极数条件下,功率因数和效率的差异性较小,不会影响到电机电压与电流的整体走向。

02同一台电机电压与电流的关系

对于同一台电机,不同的接法对应不同的电压,以380/660V双电压电机为例,380V对应三角形接法,电机的线电流是660V星形接法线电流的1.732(根号3)倍,但两种接法的相电压和相电流完全相同,但供电电源输入到电机的电流大小或线电流不同。之所以如此配置或设计电机,首先电机内部流通的额定电流是不允许改变的,大了过载、小了达不到要求的驱动负载设备的能力;其次,三相交流电机输出同样功率的情况下,星接时线电压是相电压的1.732(根号3)倍、线电流等于相电流,角接时线电压等于相电压、线电流是相电流的1.732(根号3)倍。

在空载状态下,当给同一台电机施以不同的电压时,电机的电流与电压呈现非线性的正相关,即电压升高时电流也在增大;而在同一负载状态下,电压与电流的关系则呈现负相关。

以380V异步电机的堵转试验为例,一般给电机施加100V电压,确保电机的电流基本在额定电流的水平,因为此时电机转子处于静止状态,是一种典型的无限大负载状态,若施加额定电压,电流大小通常会达到额定电流的6~8倍之多;而电机额定电压下空载电流的大小通常远远小于电机的额定电流,一般不到额定电流的1/2:高转速电机占比额定电流较小,多极低转速电机相对于额定电流占比较大,有的单绕组变极多速电机低速运行时的空载电流甚至接近或超过电机的额定电流。

03电机低电压运行的严重后果

按照同功率条件下电压与电流的关系,以及同一台电机在不同负载状态下电压和电流的关系,我们就很容易理解,为何一些户外临时线路条件下电机容易烧毁的原因:电机输出为了达到额定功率或带动特定设备正常运行,在电压不足的情况下,只能通过电流的增加完成拖动负载的任务,其最终的结果是电机绕组因为电流过大而发生过热烧毁电机事故。额定功率越大的电机,因电源电压波动导致的过流现象越严重;小电机因绕组匝数多、电抗值大,相对而言不太敏感。

04电机运行中电压正超差是否会导致电机电流增加?

额定电压是电机额定运行的基础,在电机负载匹配合理的情况下,电机在额定电压下运行最为安全可靠,要尽可能避免欠压或超压运行。电机电压过高时,或许会因为电压的适度提高而输出更大的扭矩,但多数情况并不会如此幸运。

电机欠压运行的不良后果比较容易理解,毕竟某一具体工况下运行的电机必须输出设备需求的扭矩,电压不足、电流增加,确保输出功率恒定。供电电压偏高的情况则不一定,有可能导致电机电流增加而大大缩短电机绕组绝缘的寿命,也有可能出现电机电流变小、改善电机负荷能力的情况。当电机额定运行时磁路不饱和,适当过电压会提高导磁材料利用率,此时过载能力增大了,而励磁电流增加不明显、电流中负载成分却按电压增加比例减小,综合效果是电机电流减小了。当电机额定运行时磁路饱和,过电压会加剧磁路饱和的程度,励磁电流迅速增加甚至指数水平增长,导致电流急剧增大而烧毁电机

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