异步电动机负载率和效率的误差探讨

异步电动机负载率和效率的误差探讨

关键词:异步电动机负载率效率误差

测定在役三相异步电动机的负载率和效率是企业电能平衡工作的重要内容之一。所谓负载率是指运行电动机运出轴功率P2与其额定功率Pe之比值,通常用表示。即

=

所谓效率是指输出轴功率P2与输入电功率P1之比值,通常以表示。即

测试工作是在运行现场而不是在试验室进行的,因此只能采用所需仪器、设备简单,现场易于实现的简易方法,从有关省、市、部颁布的标准看来,当前我国广泛采用的方法有“转差率法”和“空载电流法”。

“转差率法”测定异步电动机负载的具体作法是测定异步是电动机的转速和电压。用下式计算负载率:

式中:no—电动机同步转速转/分

ne—电动机额定转速转/分

n—电动机实测运行转速转/分

V—测电动机运行转速时的电动机端电压伏

Ve—电动机额定电压伏

“空载电流法”测异步电动机负载率的具体作法是:测定电动机额定空载电流和负载时的电流,用下式计算负载率:

式中:I1—实测电动机定子电流。安

I0­—电动机额定电流。安

I0e—电动机额定空载电流。安

I0e用以下方法之一确定:

1.实测,断开电动机与机械装置的联轴器,待电动机进入稳定运行状态后,测取定子电流Io及时对就的端电压Ve,用下式计算

Ioe=Io

式中Ve—电动机额定电压。伏

2.从电动机参数手册中查取相应型号规格电动机的额定空载电流Ioe。

3.从电动机参数手册中查取相应型号电动机的额定电流Io,额定功率因数cose最大转矩倍数Km,用下式计算额定空载电流:

式中sine—额定功率因数角的正弦值

大量现场测算结果表明,以上两种方法在某些情况下是足够准确的,但在某些情况下又很不准确,甚至曾测出的结果,这显然是荒谬的!

误差从何而来?误差到底有多大?以上两种方法在什么情况下可以用、在什么情况下不可以用?这些都是广大电能平衡工作者所关心的问题。本文试图以J02-52-4型电动机为例,用与精确计算值相比较的方法寻求上述诸问题的答案:具体步骤是,(1)用T型等值电路法计算出电动机从空载到满载的不同运行情况下的负载率和效率。(2)用转差率法计算出对应各情况下的电动机负载率1和效率1。(3)用空载电流法计算出对应各情况下的电动负载率2和效率2。所需定子运行电流由T型等值电路计算。(4)将上述三种方法的计算结果列于表内,并作曲线以比较、分析。

下面以J02-52-4型电动机在转速为1455转/分的情况为例。介绍上述三种方法的计算过程。

J02-52-4型三相异步电动机有关参数如下;

Pe=10千瓦,Ve=380伏,ne=1452转/分

1=1.33欧/相,X1=2.43欧/相,2=1.12欧/相,

X2=4.4欧/相,m=7欧/相,Xm=90欧/相。

定子绕组△接法。电动机T型等值电路如下

电动机在工频额定工况下,附加损耗△P及机械损耗

△P△之和已从额定工况下(n=1452转/分)计算得到。

△P△+△P=156.2瓦。在各工况计算中视为不变,这对计算结果影响甚小。

一、用T型等值电路计算

1、总阻抗Z

转速为1455转/分时,转差率为:

S=0.03

折算后的转子电阻抗Z/2s为 :

Z/2S=欧

并联部分的阻抗Z2为:

总阻抗为

Z=Z1+Z2=(1.33+j2.43)+(28.92+j15)=30.25+j17.43=34.9129.95o欧

2、定子电流I1

设伏则

3、定子线电流有效值为:

I1线=

4、定于功率因数COSφ1=COS29.95O=0.86614

5、定子输入功率P1

P1=3V1I1COSφ=3×10.885×0.86614=10751.8瓦

6、折算的转子电流,

7、总机械功率P

8、轴输出功率P

P2=(△P×△P)=9671.0486-156.2=9514.8瓦

9、电动机负载率

10、电动机效率

=

二、用转差率法计算。

1.电动机负载率:1

2.电动机效率1

三、用空载电流法计算

查手册得该型电动机额定空载电流Ioe=5.9安

1.电动机负载率2

2=

2.电动机效率2

2===87.15%

我们在额定转速(1452转/分)与同步转速(1500转/分)之间,每隔2转/分选一计算工况,共取25个计算工况。按上述计算步聚,用计算机对这25个工况逐点计算,得出如下结论:

(1)转差率法所确定的负载率,在25个工况中最大相对误差为5.3%,仅略高于5%的允许值,且大部分工况下相对误差5%的允许值之内,因此,可以说本方法是相当准确的。然而,大量实测又表明本方法误差较大,似乎难以捉摸,其原因显然不在公式本身:只能另作探讨。

笔者认为,影响“转差率法”准确性和实用性的主要因素是电动机铭牌标定的“额定转速”有较大的偏差。在电动机制造过程中,其额定转差率的允许偏差是:1千瓦及以上为±20%,1千瓦以下为±30%。对于一台铭牌标定转速。

ne=1452转/分的4极电动机而言,当输出轴功率为额定功率时,对应的实际转速(暂称“实际额定速”)可能是1442转/分~1462转/分之间的某一数值。当运行转速为1465转/分时,若用铭牌标定的ne计算,其负载率为0.7357。若按实际额定转速计算,其负载率为0.7357。若按实际额定转速计算,其负载率有可能小到0.6131,也有可能大于0.9229。其误差程度已跃然上纸!

(2)空载电流法所确定的负载率,在实际负载率高于70%时偏小,低于70%时偏大。当电动机负载率低于50%时,此方法的误差将大于5%的允许值。甚至高达551.97%。因此,空载电流法不宜用于严重轻载下的电动机测试。但事实上,电动机的负载率大多在50%以上,在此情况下,空载电流法还是相当准确的,且电流易于测取,因此,此法具有明显的实用性。只不过当测得的负载率低于50%时,就应该考虑修正措施。