电动机基本常识之三

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9.频率变动对电动机运行有什么影响？

频率的偏差超过额定电流的±1%时，电动机的运行情况将会恶化，影响电动机的正常运行。

电动机运行电压不变时，磁通与频率成反比，因此频率的变化将影响电动机的磁通。

电动机的启动力矩与频率的立方成反比，最大力矩与频率的平方成反比，最大力矩与频率的平方成反比，所以频率的变动对电动机力矩也是有影响的。

频率的变化还将影响电动机的转速、出力等。

频率升高，定子电流通常是增大的，在电压降低的情况下，频率降低，电动机吸取的无功功率要减小。

由于频率的改变，还会影响电动机的正常运行，使其发热。

10.电动机在什么情况下会过电压？

运行中的感应电动机，在开关断闸的瞬间，容易发生电感性负荷的操作过电压，有些情况，合闸时也能产生操作过电压。电压超过三千伏的绕线式电动机，如果转子开路，则在启动时合闸瞬间，磁通突变，也会产生过电压。

11.电压变动对电动机的运行有什么影响？

下面分别说明电压偏离额定值时，对电动机运行的影响。为了简单起见，在讨论电压变化时，假定电源的频率不变，电动机的负载力矩也不变。

（1） 对磁通的影响

电动机铁芯中磁通的大小决定于电势的大小。而在忽略定子绕组漏阻抗压降的前提下，电势就等于电动机的电压。由于电势和磁通成正比地变化，所以，电压升高，磁通成正比地增大；电压降低，磁通成正比地减小。

（2） 对力矩的影响

不论是启动力矩、运行时的力矩或最大力矩，都与电压的平方成正比。电压愈低，力矩愈小。由于电压降低，启动力矩减小，会使启动时间增长，如当电压降低20%时，启动时间将增加3.75倍。要注意的是，当电压降得低到某一数值时，电动机的最大力矩小于阻力力矩，于是电动机会停转。而在某些情况下（如负载是水泵，有水压情况下），电动机还会发生倒转。

（3） 对转速的影响

电压的变化对转速的影响较小。但总的趋向是电压降低，转速也降低，因为电压降低使电磁力矩减小。例如，对于具有额定转差为2%而最大力矩为两倍额定力矩的电动机，当电压降低20%时，转速仅减小1.6%。

（4） 对出力的影响

出力即机轴输出功率。它与电压的关系与转速对电压的关系相似，电压变化对出力影响不大，但随电压的降低出力也降低。

（5） 对定子电流的影响

定子电流为空载电流与负载电流的向量和。其中负载电流实际上是与转子电流相对应的。负载电流的变化趋势与电压的变化相反，即电压升高，负载电流减小，电压降低，负载电流增加。而空载电流（或叫激磁电流）的变化趋势与电压的变化相同，即电压增高，空载电流也增大，这是因为空载电流随磁通的增大而增大。

当电压降低时，电磁力矩降低，转差增大，转子电流和定子中负载电流都增大，而空载电流减小。通常前者占优势，故当电压降低时，定子电流通常是增大的。

当电压升高时，电磁力矩增大，转差减小，负载电流减小，而空载电流增大。但这里分两种情况：当电压偏离额定值不大，磁通还增大得不多的时候，铁芯未饱和，空载电流的增加是与电压成比例的，此时负载电流减小占优势，定子电流是减小的；当电压偏离额定值较大，磁通增大得很多时，由于铁芯饱和，空载电流上升得很快，以致它的增大占了优势，此时定子电流增加。所以，当电压增大时，定子电流开始略有减小，而后上升，此时，功率因数变坏。

（6） 对吸取无功功率的影响

电动机吸取的无功功率，一是漏磁无功功率，二是磁化无功功率，前者建立漏磁场，后者建立定、转子之间实现电磁能量转换用的主磁场。

漏磁无功功率与电压的平方成反比地变化，而磁化功率与电压的平方成正比地变化。但由于铁芯饱的影响，磁化功率可能不与电压的平方成正比地变化。所以 ，电压降低时，从系统吸取的总的无功功率变化不大，还有可能减小。

（7） 对效率的影响

若电压降低，机械损耗实际上不变，铁耗差不多与电压平方成正比减少；转子绕组的损耗和转子电流平方成正比增加；定子绕组的损耗决定于定子电流的增加还是减少，而定子电流又决定于负载电流和空载电流间的互相关系。总的来说，电动机在负载小时（≤40%），效率增加一些，而然后开始很快地下降。

（8） 对发热的影响

在电压变化范围不大的情况下，由于电压降低，定子电流升高；电压升高，定子电流降低。在一定的范围内，铁耗和铜耗可以相互补偿，温度保持在容许范围内。因此，当电压在额定值±5%范围内变化时，电动机的容量仍可保持不变。但当电压降低超过额定值的5%时，就要限制电动机的出力，否则定子绕组可能过热，因为此时定子电流可能已升到比较高的数值。当电压升高超过10%时，由于磁通密度增加，铁耗增加，又由于定子电流增加，铜耗也增加，故定子绕组温度将超过允许值。

12.有规程规定电动机的运行电压可以偏离额定值-5%或+10%而不改变其额定出力，为什么电压偏高的允许范围更大？

关于电压偏离额定值对电动机运行的影响，这里只着重谈谈为什么规定偏高的范围和偏低的范围不一样。概括起来说，原因有以下两点。

（1） 电压偏高运行对电动机来说比电压偏低运行所处条件要好，造成不利的影响少。

电压偏低时，定子、转子电流都增加而使损耗增加，同时转速降低又使冷却条件变坏，这样会使电动机温升增高，此外，由于力矩减小，又使启动和自启动条件变坏。

电压增高由于磁通增多使铁耗增加，升高一点温度对定子绕组温度是有影响的。可是，由于定子电流降低又使定子绕组温度降一点，据分析，铁芯温度升高对定子绕组温度升高的影响要比定子电流减小引起的温降要小一些，因此，总的趋向是使温度降低一些的。至于铁芯本身温度升高一点，无关紧要，对电动机没有什么危害。电压升高引起力矩的增加，则极大的改善了起动和自启动的条件。至于从绝缘的角度来说，提高10%的电压，不会有什么危险，因绝缘的电气强度都有一定的裕度。

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