效率和功率因數是交流異步電動機的兩個極其重要的參數,常常作為異步電動機選型的依據。
一、電動機的效率
1、電動機的輸入功率
電動機從電源吸取的有功功率,稱為電動機的輸入功率。三相交流異步電動機的輸入功率P 1 =√3UIcosφ。
2、電動機的輸出功率
電動機轉軸上輸出的機械功率,稱為輸出功率。輸出功率P2為電動機銘牌上的額定功率,也就是我們平時所說的電動機的功率。
3、電動機的效率
1)電動機的效率指的是能量轉換效率,等于電動機輸出的機械功率P2與電動機的輸入有功功率P1之比的百分數,即η=(P 2 /P 1 )×100%。
2)一般電動機的平均效率為87%,國際先進水平的電動機為92%。效率高,說明損耗小,節約電能。但過高的效率要求,將使電動機的成本增加。節能電動機的設計是指運用優化設計技術、新材料技術、控制技術、集成技術、試驗檢測技術等現代設計手段,減小電動機的功率損耗,提高電動機的效率,設計出高效的電動機。
3)電動機的效率隨著負載的大小而變化。空載時效率為零,負載增加,效率隨之增大,當負載為額定負載的0.7~1倍時,效率最高,運行最為經濟。
二、電動機的功率因數
1、功率因數
功率因數指的是電壓與電流之間的相位差φ的余弦,數值上等于有功功率與視在功率之比,即cosφ=P/S。
2、電動機的功率因數
1)電動機的功率因數是衡量在電動機輸入的視在功率中,真正消耗的有功功率所占比重的大小,cosφ=P/S。
2)電動機運行中,功率因數是變化的,變化的大小與負載有關。
(1)交流異步電動機空載運行時,定子繞組的電流基本上是產生旋轉磁場的無功電流分量,有功電流分量很小,此時功率因數很低,只有0.2~0.3;
(2)當電動機帶上負載運行時,要輸出機械功率,定子繞組電流中的有功電流分量增加,功率因數也隨之提高。一般情況下,電動機輕載運行時,功率因數約為0.5左右;
(3)當電動機在額定負載下運行時功率因數達到最大值,約為0.7~0.9。因此,電動機應避免空載和輕載運行,防止“大馬拉小車”的現象。
三、電動機效率和功率因數的關系
1、電動機效率和功率因數的關系式
η=(P 2 /P 1 )×100%=(P/√3UIcosφ)×100%
由上式可以看出:電動機的效率和功率因數是相互制約的,對于功率相同、額定電流也相同的電動機,效率高,則功率因數低;反過來,如果效率低,則功率因數高。
2、平衡電動機效率和功率因數的意義
功率因數高低對電動機終端用戶來說并無影響,只要不妨礙正常作業就行。但對供電部門來講卻是最為關注的,因為功率因數過低的客戶多了,額外加重電網負荷的同時,會增加電網損耗,使輸電效率降低。因此,對于交流電動機,既要對效率指標提出較高要求,也要對功率因數指標提出較高要求。
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