负载对电动机运行的影响分析

实际使用电动机时若所带的机械负载改变，那么，电动机运行的η、n、cosφ、T及I₁均会受到影响发生改变，其规律在工程上称为运行特性。图1-10所示为负载对三相异步电动机影响的运行特性曲线。

1.转速特性n=f（P₂）

电动机空载时，P₂=0，n几乎等于n₁，当机械负载增加时，转子受到阻力，n下降，但根据机械特性可知，转速n下降得并不多。例如，两极三相异步电动机空载时：n≈3000r/min，负载增加到额定时，n_N≈2880r/min；4极电动机空载时：n≈1500r/min，额定负载时n_N≈1440r/min等。n=f（P₂）变化曲线见图1-10，呈硬特性。

2.效率特性η=f（P₂）

三相异步电动机的效率为，其中P₁为输入的三相电功率，P₂为输出的机械功率。电动机效率的高低主要取决于电动机内损耗的大小。损耗越大，效率越低。而三相异步电动机内有三种损耗：第一是铜损耗，即电流在定、转子通过时，在其电阻上的损耗，它随电动机电流而变化，又称可变损耗；第二是铁心中的磁滞涡流损耗，因它与电动机的磁场有关，而在电压一定时，磁场不变，故又称为不变损耗；第三是机械摩擦产生的损耗，因为电动机的转速变化不大，机械损耗也为不变损耗。

空载时，P₂=0，η=0，负载开始增加时，电动机的机械损耗和铁心损耗不变，而输出功率不大，所以效率不高，当负载增至额定功率的75%～100%时，可变损耗增加到和不变损耗相同，此时效率η最高；若负载再增加，会使可变损耗增加很多，造成电动机效率η反而下降。η=f（P₂）的变化曲线如图1-10所示。可以看出，若使电动机的效率最高，电动机所带的负载最好接近或等于额定负载值。Y系列11kW以下的电动机η_N=70.5%～88%，11～90kW的η_N=88%～93.5%。

3.功率因数特性cosφ=f（P₂）

三相异步电动机空载运行时，定子仅有以建立磁场为主要目的的空载电流I₀，属于无功分量，此时cosφ<0.2，很低。负载增加时，定、转子电流的有功分量增大，而磁场及其I₀分量基本不变，故cosφ增大。当负载增加到一定程度（实践证明即为接近或等于额定值）后，转子的漏电抗增加，使无功分量及功率因数反而下降。cosφ=f（P₂）的曲线如图1-10所示。额定负载时，Y系列电动机，2极的电动机cosφ_n=0.84～0.89，4极电动机cosφ_n=0.76～0.89。(www.xing528.com)

4.定子电流特性I₁=f（P₂）

电动机空载时，定子上仅为空载电流I₀。中小型电动机的I₀=（30%～50%）I_N，当电动机的负载P₂增加，转子及定子电流增大，I₁=f（P₂）为一上升的曲线（见图1-10）。

5.转矩特性T=f（P₂）

图1-10 负载对三相异步电动机影响的运行特性曲线

三相异步电动机空载运行时，P₂=0，转子只克服电动机本身的空载阻转矩T₀以接近n₁的转速旋转。当所带的负载增加后，电动机的转速略有下降，此时转子电势及电流必然上升，电磁力及转矩也随之增加。当电磁转矩T和外加负载转矩T₂及空载转矩T₀之和达到新的平衡（即T=T₂+T₀）后，电动机就又会在新转速下稳定运行。由于转速下降不多，故T=f（P₂）曲线接近直线略有上弯（见图1-10）。

从以上各种特性曲线中可知，我们在使用三相异步电动机时，应当尽可能让它接近额定负载运行，这样，它的效率及功率因数最高，且转速变化不大，负载过少，虽然能运行，但不经济；负载过多，易使定子电流过大，使电动机过热，寿命降低。