三相异步电动机运行特性

7.3.5　三相异步电动机运行特性

运行特性是指与电动机经济运行有关的特性，包括转矩、转速、功率因数、运行效率与输出机械功率P₂的关系，下面讨论功率因数和运行效率问题。

图7.3-10　三相异步电动机运行特性

1.功率因数

三相异步电动机定子电路的功率因数与输出功率的关系如图7.3-10所示。

异步电动机空载运行时功率因数很低，仅为0.2左右。随着负载P₂的增大，电动机的有功功率迅速上升，无功功率不变，功率因数也随之增大。在额定负载(80%～100%)范围内的某一点达到最大值。当负载大于额定负载后，由于转差率的增加，会使转子电路的漏电抗sX₂₀增大，从而导致电动机电路的功率因数升高到一定程度后转而下降。

2.运行效率

三相异步电动机的工作效率与输出功率的关系如图7.3-7所示。电动机的效率为

式中，P₁为电动机的输入功率，计算式为

由于电动机在实现能量转换的过程中伴随着各种内部的损耗，如定子绕组和转子绕组电阻的铜损耗P_Cu1和P_Cu2，铁心损耗P_Fe，轴承摩擦等引起的机械损耗P_m和附加损耗P_ad等，所以根据功率平衡关系有如下等式存在:

P₁=P_Cu1+P_Fe+P_Cu2+P_ad+P_m+P₂=∑P+P₂

将此等式代入式(7.3-13)可得

电动机从空载运行到额定运行，主磁通和电动机转速变化不大，一般认为P_Fe和P_m基本不变，称为不变损耗，而P_Cu和P_ad随负载变化而变化，称为可变损耗。

空载运行时，输出功率P₂=0，故效率η=0，随着负载的逐渐增加，效率明显上升，当P_m+ P_Fe=P_ad+P_Cu时，效率最高。若负载继续加大，效率反而减小。

常用的中小型异步电动机，最高效率一般设计在0.7～1.1P_N范围内，并且在该范围内，效率变化不大。

综上，异步电动机的功率因数和工作效率都是在额定负载附近达到最大值，因此选用电动机时，应尽量使电动机在额定负载附近运行，以提高经济效益。

【例7.3-3】三相异步电动机的运行效率，如下说法正确的是(　)。

(A)运行效率与功率为单调增关系

(B)若P_m为效率最高时的负载，则［0，P_m］区间内的运行效率与功率为单调增关系

(C)运行效率与功率为单调减关系

(D)若P_m为效率最高时的负载，则［0，P_m］区间内的运行效率与功率为单调减关系

解:答案为选项(B)。此题答案不难从图7.3-8获知。