异步电机效率性能参数分析
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效率是电动机产品非常关键的性能参数，特别是目前节能控制大环境下，客户对于电机效率水平的追求更为明确和执着。 效率作为电机产品的力能特性之一，与功率因数相比更被客户所重视。简单的理解，电机的功率因数表征电机从电网获取电能的能力，对电能的利用率直接相关;而效率则是反映电机本体输出能量的能力。
从效率的概念分析，电机输出的机械功率(也叫输出功率)与输入有功功率(也叫输入功率)的比为电机的效率，采用百分比表示。输入功率与输出功率之差为电机的损耗。也就是说，要提高电机的效率，应该从减少电机的损耗入手。 对于异步电机，高转速电机相对低转速电机效率高，大容量电机相对小容易电机效率高。 电机的损耗由定子铜耗、转子铜耗、铁耗、风摩耗和杂散损耗组成。 定子铜损耗与定子电流的平方和绕组电阻成正比。定子铜损耗偏大，主要由额定电流增大引起。电机各项损耗增大，都会导致输人有功电流增大;气隙偏大、铁心质量不佳，都会引起输入无功电流增大。 对于转子铜损耗，电机运行时，较小的转子铜损耗会有效提升电机的效率，但是电机起动时，又期望通过增加转子电阻改善其起动性能，特别是对于笼型电机，提高效率并保证起动性能的措施，我们在以前的推文中有过详细的分析，在此不再赘述。在实际生产过程中，铸铝转子电机铝不纯、冲片叠压不好、转子铸铝过程缺陷、定子电流不平衡等问题都会导致转子铜损耗增加。 铁损耗在电机总损耗中占比较大，对于笼型电机要占到20-25%。导致铁损耗偏大，主要是由于铁心质量问题：如铁心冲片短路，涡流损耗增大;气隙大、铁芯马蹄，以及定子绕组匝数、节距小于设计值，而使铁损耗值随磁密增高的平方关系增大;硅钢片的原始比损耗偏高等原因。 风摩耗一般占电机总损耗的5-10%，高转速电机相对要大一些。导致风摩耗增大的原因主要有轴承系统运行不畅、通风损耗增加、机械性磨擦等。 杂散损耗一般占总损耗的10%以下，杂散损耗偏大的原因，主要是由于定子谐波磁通在转子导条及转子表面感生谐波电流，产生附加电阻损耗和表面损耗所致，导致该问题的原因可能有：气隙谐波磁通过大定子绕组节距选择不当，定子磁动势中含有较高的谐波磁动势;气隙磁导不均匀，定转子铁心槽口宽度过大，气隙磁通中齿谐波幅值增大;定转子铁心质量不佳，磁路过于饱和，气隙磁通波形非正弦性畸变。 转子铁心外圆精车不当冲片间严重短路，旋转的转子铁心表面涡流损耗增大。斜槽铸铝转子的导条与铁心槽壁紧密接触，导条感应的谐波电动势，不仅通过铝笼产生谐波电流，而且还在相邻导条之间的铁心齿部形成横向谐波电流，由此引起的谐波电流损耗，往往是杂散损耗的主要部分。导条与铁心贴合得越紧密，接触电阻越小，横向电流损耗便越大。压力铸铝转子，压铸前铁心如未经预热而在槽壁形成氧化膜，杂散损耗就比离心铸铝转子大得多。 另外，铁心未压紧，冲片间有漏铝将相邻导条短接;车削转子铁心外圆时切削压力过大，冲片齿压人导条、铝屑渗入冲片间，都会引起转子横向谐波电流损耗增大。 绕线型电机转子采用绝缘绕组，每槽导线不同相位的谐波电动势合成后，难以形成较大的谐波短路电流，杂散损耗和杂耗附加转矩都不大。 鉴于以上分析，控制电机损耗，提升电机效率，是一项系统性工程，涉及设计方案、工艺方法及生产过程控制的各个方面，是电机人不断探索的艰苦历程，但也是造福人类的节能环保工程。 |
