電機(jī)工作特性的計(jì)算方法

胡 浩, 楊斌文

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電機(jī)工作特性的計(jì)算方法

胡 浩*, 楊斌文

(湖南文理學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院, 湖南 常德, 415000)

電動(dòng)機(jī)的工作特性通常要經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)得. 本文介紹了一種由產(chǎn)品目錄數(shù)據(jù)計(jì)算三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性的方法, 包括轉(zhuǎn)速特性、轉(zhuǎn)矩特性、效率特性、功率因數(shù)特性和定子電流特性, 并舉一應(yīng)用實(shí)例說明其準(zhǔn)確性.

三相異步電動(dòng)機(jī); 工作特性; 計(jì)算方法

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是衡量電機(jī)運(yùn)行性能好壞的重要指標(biāo). 對(duì)于電機(jī)工作特性的求取, 通常是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1032-2005《三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法》的要求進(jìn)行測(cè)量, 測(cè)試時(shí)需要用到較多的器件與儀表, 且過程較長(zhǎng). 本文依據(jù)電機(jī)學(xué)方面的有關(guān)知識(shí), 介紹了由電機(jī)產(chǎn)品目錄數(shù)據(jù)計(jì)算三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性的方法, 簡(jiǎn)便實(shí)用, 準(zhǔn)確度高.

1 計(jì)算方法

1.1 轉(zhuǎn)速特性

設(shè)電動(dòng)機(jī)的輸出功率2與額定功率e之比為負(fù)載系數(shù). 由于電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載附近運(yùn)行時(shí), 其轉(zhuǎn)差率≈e, 由轉(zhuǎn)速=0(1-)可得:

式中,0為電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速,e為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)差率.

1.2 轉(zhuǎn)矩特性

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩等于空載損耗轉(zhuǎn)矩0與輸出轉(zhuǎn)矩2之和, 即:

=0+2,0= 9 550(W+D),2= 9 5502/.= 9 550(W+D+2)/. (2)

式(2)中,Ω為機(jī)械損耗, 約為(0.8%～1%)e;D為附加損耗, 對(duì)于大容量異步電動(dòng)機(jī)取0.5%e, 中小容量異步電動(dòng)機(jī)取(1%～2%)e.

1.3 效率特性

首先計(jì)算效率參數(shù):

式中,為電動(dòng)機(jī)的不變損耗與可變損耗之比, 同步轉(zhuǎn)速在600 r/min及以下的電動(dòng)機(jī)選取0.5; 750 r/min選取0.7; 1 000與1 500 r/min時(shí), 選取1.0; 3 000 r/min選取2.0. 那么效率:

式中,e為電動(dòng)機(jī)的額定效率.

1.4 功率因數(shù)特性

電動(dòng)機(jī)的有功功率與無功功率的表達(dá)式為:

1=2/(5)

=0+ (e-0)2. (6)

1.5 定子電流特性

只要在負(fù)載系數(shù)在0.3～1.1之間選取5～6點(diǎn)值, 按照式(1)—(8)就可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)這5個(gè)方面工作特性數(shù)據(jù), 并繪成曲線.

2 應(yīng)用舉例

某一合成纖維板廠有一臺(tái)6極異步電動(dòng)機(jī),e= 40 kW,e= 380 V,e= 73.8 A,e= 90.5%, ce= 0.87,m= 1.8,I= 6.5,M= 1.4,e= 1.91%. 工作特性的計(jì)算如下: 取= 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.0, 1.1共6點(diǎn)負(fù)載情況考慮, 當(dāng)= 0.3時(shí):

(a)=0(1 – 0.3e) = 1 000(1 – 0.3 × 1.91%) = 994 r/min.

(b)= 9 550(W+D+ 0.3e)/= 9 550 × (0.8% + 1% + 0.3) × 40/994 = 122 N·m.

(c)= (0.3 +/0.3)/(1 +) = (0.3 + 1/0.3)/(1 + 1) = 1.82,= 1/(1 + 1.82(1/0.905-1)) = 84%.

同理可計(jì)算出= 0.5, 0.7, 0.9, 1.0, 1.1時(shí)電動(dòng)機(jī)工作特性5個(gè)方面的值. 按照GB/T1032-2005《三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法》對(duì)該電動(dòng)機(jī)的工作特性實(shí)際測(cè)量, 結(jié)果見表1. 從表1可知, 按產(chǎn)品目錄數(shù)據(jù)所計(jì)算的值與實(shí)際測(cè)量的值相接近.

表1 電機(jī)工作特性的計(jì)算值與測(cè)量值

注:的實(shí)測(cè)值用轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x測(cè)得,的實(shí)測(cè)值通過測(cè)量2與1的值后計(jì)算出來的.

另外, 按計(jì)算值繪出該電動(dòng)機(jī)工作特性5個(gè)方面的曲線(見圖1—5), 特性曲線直觀地體現(xiàn)出了轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、效率、功率因數(shù)cos和定子電流1隨負(fù)載系數(shù)的變化情況.

圖1 轉(zhuǎn)速特性

圖2 轉(zhuǎn)矩特性

圖3 效率特性

圖4 功率因數(shù)特性

圖5 定子電流特性

3 結(jié)語

根據(jù)電機(jī)學(xué)方面的有關(guān)知識(shí), 推導(dǎo)出了三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性所屬的轉(zhuǎn)速特性、轉(zhuǎn)矩特性、效率特性、功率因數(shù)特性和定子電流特性的相關(guān)計(jì)算公式. 然后在0.3～1.1之間取不同的負(fù)載系數(shù)值, 按照相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算, 求得了電機(jī)的工作特性值, 并繪制出了工作特性曲線. 該計(jì)算方法與實(shí)際測(cè)量相比較, 兩者的準(zhǔn)確性很接近, 但省去了測(cè)量所需器件儀表, 還節(jié)省了時(shí)間, 完全能滿足工程應(yīng)用的需要.

[1] 顧繩谷. 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2010: 147—149.

[2] 傅豐禮. 異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008: 205—208.

[3] 王益全. 電動(dòng)機(jī)原理與實(shí)用技術(shù)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2007: 182—185.

Calculation method of the work characteristics for electrical machines

HU Hao, YANG Bin-wen

(College of Mechanical Engineering, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China)

The work characteristics for electrical machines is always obtained by examination. The method of calculating three-phase induction motor’ work characteristics with product catalog data is introduced, including Speed characteristicsand, torque characteristics, efficiency characteristics, power factor characteristics and Stator current characteristics. An applied example is given to illustrate its accuracy.

three-phase induction motor; work characteristics; calculation method

10.3969/j.issn.1672-6146.2013.01.008

TM 343

1672-6146(2013)01-0031-04

email: hh0822@126.com.

2012-11-21

湖南文理學(xué)院教改項(xiàng)目(JGYB1221)

(責(zé)任編校:劉剛毅)