電機(jī)作為電力系統(tǒng)中重要的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備,其內(nèi)部電磁特性對運行性能有著至關(guān)重要的影響。其中,漏磁和阻抗特性是電機(jī)設(shè)計中的關(guān)鍵要素,它們不僅影響著電機(jī)的效率,還直接關(guān)系到電機(jī)的穩(wěn)定運行。
在電機(jī)中,定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙導(dǎo)致了漏磁的存在。氣隙的寬度通常在0.5~3mm之間,這使得定子鐵芯與氣隙之間以及轉(zhuǎn)子鐵芯與氣隙之間形成了閉合回路的磁通,即漏磁通。定子的漏磁通在定子繞組中引起漏電感L1σ,而轉(zhuǎn)子的漏磁通則在轉(zhuǎn)子繞組中引起漏電感L2σ。這些漏電感與電機(jī)的阻抗特性密切相關(guān)。
阻抗是電機(jī)繞組中電阻與感抗的合稱。在轉(zhuǎn)子繞組中,由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)和磁場的變化,感抗是一個瞬時變化的量。而電阻在常溫下基本保持不變。這兩者之間滿足阻抗三角形關(guān)系,即阻抗等于電阻平方與感抗平方的和的開根號。
轉(zhuǎn)子的阻抗與轉(zhuǎn)子電流密切相關(guān)。當(dāng)負(fù)載增大,電機(jī)的阻轉(zhuǎn)矩增大,轉(zhuǎn)速降低,轉(zhuǎn)差率s增大,進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流增大。這一變化反映到定子側(cè),定子電流也隨之增大。因此,電機(jī)在負(fù)載增大時,電流會相應(yīng)增大,這是電機(jī)運行中的一個基本規(guī)律。
特別需要注意的是電機(jī)起動時的情況。在電機(jī)起動時,轉(zhuǎn)差率s達(dá)到最大,即s=1,此時轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢最大,轉(zhuǎn)子電流也達(dá)到最大值。這導(dǎo)致定子電流通常為額定電流的4~7倍,起動沖擊電流甚至可以達(dá)到額定電流的10~14倍。因此,在選擇電機(jī)開關(guān)設(shè)備時,需要考慮起動電流的影響,通常按照12倍額定電流來選擇。
此外,電機(jī)的功率因數(shù)也是一個重要的性能指標(biāo)。功率因數(shù)cosθ是電阻r與阻抗Z的比值。由于阻抗Z是動態(tài)的,隨著轉(zhuǎn)差率s的增大而增大,因此功率因數(shù)cosθ也是一個動態(tài)量。在電機(jī)起動時,由于轉(zhuǎn)差率最大,功率因數(shù)達(dá)到最低值。
電機(jī)的運行性能還受到電源電壓的影響。電源電壓的變化會直接影響旋轉(zhuǎn)磁場磁通的大小,進(jìn)而影響到電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電源電壓降低時,旋轉(zhuǎn)磁場磁通減弱,導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩按平方關(guān)系降低。這也是電機(jī)在電源電壓降低時容易報過流的原因。
綜上所述,電機(jī)中的漏磁與阻抗特性對電機(jī)的運行性能有著顯著的影響。了解這些特性有助于我們更好地判斷電機(jī)的運行狀態(tài),為電機(jī)的保護(hù)和維護(hù)提供基礎(chǔ)積累。同時,在實際應(yīng)用中,我們需要根據(jù)電機(jī)的運行特點和負(fù)載情況,合理選擇電機(jī)參數(shù)和保護(hù)措施,以確保電機(jī)的穩(wěn)定運行和高效能量轉(zhuǎn)換。