电机效率与功率因数的大小关系
电动机不同的参数指标,表征了电动机不同的性能,不同的参数之间有着一定的关联,或是正相关,或是负相关,我们今天谈电机的效率和功率因数。
电动机的效率与功率因数是相互制约的。功率相同、额定电流也相同的电机,效率高,则功率因数低;反过来,如果效率低,则功率因数高。在效率高、功率因数满足设计要求的前提下,额定电流的大小反映了电机的综合水平,故有以电机电流大小判断电机好坏的经验之谈。
功率因数高低对电动机终端用户来说并无影响,只要不妨碍正常作业就行。但对供电部门来讲却是最为关注的,因为,功率因数过低的客户多了,额外加重电网负荷的同时,会增加电网损耗,使输电效率降低;因此,对于交流感应电动机,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。
什么是电动机的功率因数?
异步电动机的功率因数是衡量在异步电动机输入的视在功率中,真正消耗的有功功率所占比重的大小,其值为输入有功功率与视在功率之比。电动机在运行中,功率因数是变化的,其变化大小与负载大小有关。电动机空载运行时,定子绕组的电流基本上是产生旋转磁场的无功电流分量,有功电流分量很小,此时功率因数很低,约为0.2左右;当电动机带上负载运行时,要输出机械功率,定子绕组电流中的有功电流分量增加,功率因数也随之提高。一般情况下,当电动机在额定负载下运行时功率因数达到最大值,约为0.7-0.9。因此,电动机应避免空载运行,防止“大马拉小车”现象。
电动机的输入和输出功率
电动机从电源吸取的有功功率,称为电动机的输入功率。而电动机转轴上输出的机械功率,称为输出功率。电动机运行时,内部总有一定的功率损耗,这些损耗包括绕组铜损耗、铁损耗,以及各种机械损耗等。因此输入功率等于损耗功率与输出功率之和,也就是说,输出功率小于输入功率。
电动机内部功率损耗的大小是用效率来衡量的,输出功率与输入功率的比值称为电动机的效率,效率高,说明损耗小,节约电能。但过高的效率要求,将使电动机的成本增加。
异步电动机的效率也随着负载的大小而变化。空载时效率为零,负载增加,效率随之增大,当负载为额定负载的0.7~1倍时,效率最高,运行最经济。要求。
如何达成电机高效的目的
电动机提高效率的措施。电机的节能是一项系统工程,涉及电动机的全寿命周期,从电动机的设计、制造到电动机的选型、运行、调节、检修、报废,要从电动机的整个寿命周期考虑其节能措施的效果,国内外在这方面主要考虑从以下几个方面提高电机的效率。
节能电动机的设计是指运用优化设计技术、新材料技术、控制技术、集成技术、试验检测技术等现代设计手段,减小电动机的功率损耗,提高电动机的效率,设计出高效的电动机。
电动机在将电能转换为机械能的同时,本身也损耗一部分能量,典型交流电动机损耗一般可分为固定损耗、可变损耗和杂散损耗三部分。可变损耗是随负荷变化的,包括定子电阻损耗(铜损)、转子电阻损耗和电刷电阻损耗;固定损耗与负荷无关,包括铁芯损耗和机械损耗。铁损又由磁滞损耗和涡流损耗所组成,与电压的平方成正比,其中磁滞损耗还与频率成反比;其他杂散损耗是机械损耗和其他损耗,包括轴承的摩擦损耗和风扇、转子等由于旋转引起的风阻损耗。
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