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损耗的存在会对电机的参数产生重要影响。例如,损耗增大,信号电机的输出相位移会变大;损耗增大,力能电机的温升会增高,但损耗增大,可提高交流电机的功率因数。 1、损耗对信号电机输出相位移的影响信号电机的输

损耗的存在会对电机的参数产生重要影响。例如,损耗增大,信号电机的输出相位移会变大;损耗增大,力能电机的温升会增高,但损耗增大,可提高交流电机的功率因数。 

1、损耗对信号电机输出相位移的影响

信号电机的输出相位移是一项重要指标,旋转变压器、自整角机,特别是多极旋转变压器,脱水机不经过电容电机会转吧,都提出对输出相位移的要求。例如28ZC30P差动式自整角机,技术标准要求每台考核输出相位移,φ≤8°。 

信号电机的输出相位移,主要由电机的损耗(阻抗)产生。用交流电机的功率三角形说明如图1所示。图1中,有功功率P与视在功率S之间的夹角φ,称为功率因数角。而无功功率θ与视在功率S之间的夹角α,则近似等于输出相移角。设输出相移角为θ,则θ=90°-φ-β。式中,β为电机的铁内损角,即空载激磁电流超前主磁通Φm的夹角,28ZC30P自整角机一般为5°左右。功率因数角φ的大小,等于三角形中的反余弦φ=arc cos P/S。而输出相移角θ的大小,则略小于三角形中的反正弦arc cosP/S≈90°-φ-β。由图中的φ与θ的关系可知,1台电机的功率因数角φ越小,则输出相移角θ越大。反之功率因数角φ越大,则输出相移角θ越小。

这个关系反应在信号电机中则有:

①损耗越大的电机,输出相移角θ越大。

这是因为,损耗越大,反应在功率三角形中的P越大,这样功率因数角φ必然减小。因输出相移角θ≈90°-φ-β,φ减小,自然输出相移角θ会增大。

表1是对一种28ZC30P差动式自整角机损耗与输出相位移关系的实验记录。选择电机8台,频率400Hz,激磁电压49.4V,输出电压12V,激磁功率≤0.95W,激磁电流≤45mA,输出相位移≤8°。

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从表1中可以看出,损耗最大的3#、5#电机,实测相移角最大;损耗最小的7#电机,实测相移角最小,符合上述结论。但功率因数角越大输出相移角越小的结论,表1中大部分电机符合,少部分电机不符未实测。

②电机发热后,输出相移会变大。

这是因为,电机发热后,R变大,等效于功率三角形中的P变大,功率因数角φ减小,故输出相移角变大。电机带负载后,功率三角形中的P变大,功率因数角φ减小,输出相移角变大。

③电机带负载后,功率三角形中的P变大,功率因数角φ减小,输出相移角会增大,但这仅是感性负载如此。阻性负载很特殊,带负载后输出相移角反而减小。可认为,因阻性负载I2与U接近同相,从而影响激磁电流与主磁通Φm的夹角增大,等效于空载铁内损角增大,故输出相移角减小。

表2是测试28ZC30P发热和负载变化对输出相移的影响。从表2中可以看出,阻性负载等效铁内损角大到16.74°。

因为增大损耗,可以增大信号电机的输出相位移,所以旋转变压器误差测试的相位补偿中,用增大激磁电阻来增大补偿电机输出相位移进行相位补偿,其原理也是增大损耗。 

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2、损耗对感应电机功率因数的影响

感应电动机的效率与功率因数是相互矛盾的。 

对于同一种电机,效率高,则功率因数低。反之效率低则功率因数高,功率高,对电机使用有好处;但功率因数低,会降低电网输送效率,因功率因数低,电网无功损耗大。因此对交流感应电机,既要对效率指 标提出较高要求,也要对功率因数指标提出较高要求。 

电机效率低,说明损耗大。而对于交流电机,损耗是阻性的,这样,损耗越大,在功率三角形中的P越大,功率因数角φ则越小,功率因数cosφ越高。反之,效率高,说明损耗小,在功率三角形中P也越小,功率因数角φ则变大,功率因数cosφ变低。表3是测试二种交流电机损耗与功率因数关系的实验记录。一种是电容运转脱水机电机YYG-50,一种是三相550W分子泵电机YZB-55。

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从表3中可以看出,二种电机均表现为:效率高,功率因数低;效率低,功率因数高。在电机制造中,为了满足这2项指标,往往顾此而失彼。如要提高功率因数,则应减小电机气隙,增加每相串联匝数。而要提高效率,则应增大电机气隙,这样可减小谐波杂散损耗,因谐波杂散损耗与气隙的1.5~1.6次方成正比。二者措施刚好相反。

一般,信号电机空载损耗很小,故功率因数很低,cosφ=0.2左右。如表1中的28ZC30P差动式自整角机的功率因数即如此。故测试信号电机的输入功率时,应选用低功率因数瓦特表。 

3、损耗对温升的影响

电机是一种能量转换机械,在能量转换过程中,必然要产生损耗,不管这些损耗以什么形式表现,最终都是以热能的形式散失掉。如铜耗、铁耗、机械耗等,最终都是使电机发热。因此,对于同一种电机,损耗越大的电机,发热越严重,则温升越高,而效率越低,如表3中的二种电机温升均如此。如果在温升测试中得出相反的结果,则说明测试不准确,应找出原因重新测试。三相电机温升测试,三相电阻一样,电流一样,铜板一样,故用电阻法测温升可选择任何一相测试即可。电容运转电机测温升,则不能任意选择一相测温升.因电容运转电机主、副相铜耗并不一样,铜耗大的温升高,铜耗小的温升低。故电容电机测温升,应该择铜耗大的一相测温升才合理。表4是对一种FC6-1211,120V、60Hz电容运转电机各绕组温升测试的比较记录。

从表4中可以看出,铜耗大的主相温升最高,达74.4K,铜耗小的副相温升最低,只有45.6K,相差近30K。主、副相串接测温升,则是二者的平均温升54.2K。可见,电容运转电机测温升,不能任意选择一相测温升,也不能主、副相组串接测温升,一定要选择铜耗大的一相测温升才是真正的温升。 

另外,电容运转电机,空载与负载主、副相电流变化并无一定规律。有的电机负载后主相电流增大,副相电流减小。有的则相反,负载后主相电流减小,副相电流增大。有的则负载后主、副相电流同时增大。对于前两种情况,电机空载时其中一相电流比负载更大,铜耗更大。所以有的电容运转电机空载温升很高,有时甚至高于负载温升,这就是有的电容运转电机不能空载,空载反而出现烧毁电机的现象的原因。 

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结论 

经过分析,可以看出损耗对电机参数可造成较大影响。电机实验人员,应了解和认清这些影响,才能准确对电机参数进行测试。

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