如何确定感应电动机的效率?
理论和电路图
感应电动机的空载试验或开路试验使我们能够确定三相感应电动机的等效电路的效率和电路参数。感应电动机空载试验的电路布置如图所示。
在空载试验中,电动机与负载脱开,额定频率下的额定电压施加到电动机的定子上使其运转。使用两瓦特表法测量输入功率。
电压表和电流表按电路图所示连接(见图)。电压表读数为额定电源电压,而电流表测量电动机的空载电流。
由于感应电动机的空载电流约为额定电流的20-30%,因此可以忽略绕组中的I²R损耗。因此,在空载状态下,电动机的总输入功率等于电动机的铁损、摩擦和风损,即:
$$\mathrm{𝑃_0 = 𝑃_𝑖 = 𝑃_𝐶 + 𝑃_{𝑓𝑤}}$$
$$\mathrm{𝑃_0 = 𝑃_𝑖 = 两瓦特表读数之和 = 𝑊_1 + 𝑊_2}$$
由于感应电动机在空载下的功率因数小于0.5,因此一个瓦特表将给出负读数。因此,需要反转电流线圈端子的方向才能获得正确的读数。
现在,如果
- 𝑉𝑖𝐿 = 输入线电压
- 𝑉𝑖𝑝ℎ = 输入相电压
- 𝑃𝑖.𝑁𝐿 = 空载三相输入功率
- 𝐼0 = 空载输入线电流
那么,
$$\mathrm{𝑃_{𝑖.𝑁𝐿} = \sqrt{3} 𝑉_{𝑖𝐿} 𝐼_0\:cos \varphi_0}$$
空载电流的磁化分量为:
$$\mathrm{𝐼_𝑚 = 𝐼_0\:sin \varphi_0}$$
空载电流的铁损分量为:
$$\mathrm{𝐼_𝑤 = 𝐼_0\: cos \varphi_0}$$
$$\mathrm{𝑅_0 =\frac{𝑉_{𝑖𝑝ℎ}}{𝐼_{𝑤}}}$$
$$\mathrm{𝑋_0 =\frac{𝑉_{𝑖𝑝ℎ}}{𝐼_𝑚}}$$
摩擦和风损的分离
电动机的摩擦和风损可以从空载损耗 (P0) 中分离出来。为此,在额定频率下,以不同的定子施加电压采集 P0 的多个读数。绘制 P0 和 V 之间的曲线图,如下面的图所示。
在这里,曲线在正常电压下是抛物线,因为铁损几乎与磁通密度的平方成正比,因此也与施加电压成正比。现在,将曲线向左延伸,在点 M 与垂直轴相交。在垂直轴上 V = 0,因此截距 OM 代表电压无关损耗,即由于摩擦和风损 (Pfw) 造成的损耗。