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下文分別闡述說(shuō)明在電壓偏離額定值時(shí),對(duì)調(diào)速電機(jī)運(yùn)行的影響。 在本文章的假定模型里,為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),在討論電壓變化時(shí),假定電源的頻率不變,調(diào)速電機(jī)的負(fù)載力矩也不變。
(1) 對(duì)磁通的影響調(diào)速電機(jī)鐵芯中磁通的大小決定于電勢(shì)的大小。而在忽略定子繞組漏阻抗壓降的前提下,電勢(shì)就等于調(diào)速電機(jī)的電壓。由于電勢(shì)和磁通成正比地變化,所以,電壓升高,磁通成正比地增大;電壓降低,磁通成正比地減小。
(2) 對(duì)力矩的影響不論是啟動(dòng)力矩、運(yùn)行時(shí)的力矩或最大力矩,都與電壓的平方成正比。電壓愈低,力矩愈小。由于電壓降低,啟動(dòng)力矩減小,會(huì)使啟動(dòng)時(shí)間增長(zhǎng),如當(dāng)電壓降低20%時(shí),啟動(dòng)時(shí)間將增加3.75倍。要注意的是,當(dāng)電壓降得低到某一數(shù)值時(shí),調(diào)速電機(jī)的最大力矩小于阻力力矩,于是調(diào)速電機(jī)會(huì)停轉(zhuǎn)。而在某些情況下(如負(fù)載是水泵,有水壓情況下),調(diào)速電機(jī)還會(huì)發(fā)生倒轉(zhuǎn)。
(3) 對(duì)轉(zhuǎn)速的影響電壓的變化對(duì)轉(zhuǎn)速的影響較小。但總的趨向是電壓降低,轉(zhuǎn)速也降低,因?yàn)殡妷航档褪闺姶帕販p小。例如,對(duì)于具有額定轉(zhuǎn)差為2%而最大力矩為兩倍額定力矩的調(diào)速電機(jī),當(dāng)電壓降低20%時(shí),轉(zhuǎn)速僅減小1.6%。
(4) 對(duì)出力的影響出力即機(jī)軸輸出功率。它與電壓的關(guān)系與轉(zhuǎn)速對(duì)電壓的關(guān)系相似,電壓變化對(duì)出力影響不大,但隨電壓的降低出力也降低。
(5) 對(duì)定子電流的影響定子電流為空載電流與負(fù)載電流的向量和。其中負(fù)載電流實(shí)際上是與轉(zhuǎn)子電流相對(duì)應(yīng)的。負(fù)載電流的變化趨勢(shì)與電壓的變化相反,即電壓升高,負(fù)載電流減小,電壓降低,負(fù)載電流增加。而空載電流(或叫激磁電流)的變化趨勢(shì)與電壓的變化相同,即電壓增高,空載電流也增大,這是因?yàn)榭蛰d電流隨磁通的增大而增大。當(dāng)電壓降低時(shí),電磁力矩降低,轉(zhuǎn)差增大,轉(zhuǎn)子電流和定子中負(fù)載電流都增大,而空載電流減小。通常前者占優(yōu)勢(shì),故當(dāng)電壓降低時(shí),定子電流通常是增大的。
當(dāng)電壓升高時(shí),電磁力矩增大,轉(zhuǎn)差減小,負(fù)載電流減小,而空載電流增大。但這里分兩種情況:當(dāng)電壓偏離額定值不大,磁通還增大得不多的時(shí)候,鐵芯未飽和,空載電流的增加是與電壓成比例的,此時(shí)負(fù)載電流減小占優(yōu)勢(shì),定子電流是減小的;當(dāng)電壓偏離額定值較大,磁通增大得很多時(shí),由于鐵芯飽和,空載電流上升得很快,以致它的增大占了優(yōu)勢(shì),此時(shí)定子電流增加。所以,當(dāng)電壓增大時(shí),定子電流開(kāi)始略有減小,而后上升,此時(shí),功率因數(shù)變壞。
(6) 對(duì)吸取無(wú)功功率的影響調(diào)速電機(jī)吸取的無(wú)功功率,一是漏磁無(wú)功功率,二是磁化無(wú)功功率,前者建立漏磁場(chǎng),后者建立定、轉(zhuǎn)子之間實(shí)現(xiàn)電磁能量轉(zhuǎn)換用的主磁場(chǎng)。漏磁無(wú)功功率與電壓的平方成反比地變化,而磁化功率與電壓的平方成正比地變化。但由于鐵芯飽的影響,磁化功率可能不與電壓的平方成正比地變化。所以 ,電壓降低時(shí),從系統(tǒng)吸取的總的無(wú)功功率變化不大,還有可能減小。
(7) 對(duì)效率的影響若電壓降低,機(jī)械損耗實(shí)際上不變,鐵耗差不多與電壓平方成正比減少;轉(zhuǎn)子繞組的損耗和轉(zhuǎn)子電流平方成正比增加;定子繞組的損耗決定于定子電流的增加還是減少,而定子電流又決定于負(fù)載電流和空載電流間的互相關(guān)系??偟膩?lái)說(shuō),調(diào)速電機(jī)在負(fù)載小時(shí)(≤40%),效率增加一些,而然后開(kāi)始很快地下降。
(8) 對(duì)發(fā)熱的影響在電壓變化范圍不大的情況下,由于電壓降低,定子電流升高;電壓升高,定子電流降低。
在一定的范圍內(nèi),鐵耗和銅耗可以相互補(bǔ)償,溫度保持在容許范圍內(nèi)。因此,當(dāng)電壓在額定值±5%范圍內(nèi)變化時(shí),調(diào)速電機(jī)的容量仍可保持不變。但當(dāng)電壓降低超過(guò)額定值的5%時(shí),就要限制調(diào)速電機(jī)的出力,否則定子繞組可能過(guò)熱,因?yàn)榇藭r(shí)定子電流可能已升到比較高的數(shù)值。當(dāng)電壓升高超過(guò)10%時(shí),由于磁通密度增加,鐵耗增加,又由于定子電流增加,銅耗也增加,故定子繞組溫度將超過(guò)允許值。