如何確定感應電動機的效率?
理論和電路圖
感應電動機的空載試驗或開路試驗使我們能夠確定三相感應電動機的等效電路的效率和電路引數。感應電動機空載試驗的電路佈置如圖所示。
在空載試驗中,電動機與負載脫開,額定頻率下的額定電壓施加到電動機的定子上使其運轉。使用兩瓦特表法測量輸入功率。
電壓表和電流表按電路圖所示連線(見圖)。電壓表讀數為額定電源電壓,而電流表測量電動機的空載電流。
由於感應電動機的空載電流約為額定電流的20-30%,因此可以忽略繞組中的I²R損耗。因此,在空載狀態下,電動機的總輸入功率等於電動機的鐵損、摩擦和風損,即:
$$\mathrm{𝑃_0 = 𝑃_𝑖 = 𝑃_𝐶 + 𝑃_{𝑓𝑤}}$$
$$\mathrm{𝑃_0 = 𝑃_𝑖 = 兩瓦特表讀數之和 = 𝑊_1 + 𝑊_2}$$
由於感應電動機在空載下的功率因數小於0.5,因此一個瓦特表將給出負讀數。因此,需要反轉電流線圈端子的方向才能獲得正確的讀數。
現在,如果
- 𝑉𝑖𝐿 = 輸入線電壓
- 𝑉𝑖𝑝ℎ = 輸入相電壓
- 𝑃𝑖.𝑁𝐿 = 空載三相輸入功率
- 𝐼0 = 空載輸入線電流
那麼,
$$\mathrm{𝑃_{𝑖.𝑁𝐿} = \sqrt{3} 𝑉_{𝑖𝐿} 𝐼_0\:cos \varphi_0}$$
空載電流的磁化分量為:
$$\mathrm{𝐼_𝑚 = 𝐼_0\:sin \varphi_0}$$
空載電流的鐵損分量為:
$$\mathrm{𝐼_𝑤 = 𝐼_0\: cos \varphi_0}$$
$$\mathrm{𝑅_0 =\frac{𝑉_{𝑖𝑝ℎ}}{𝐼_{𝑤}}}$$
$$\mathrm{𝑋_0 =\frac{𝑉_{𝑖𝑝ℎ}}{𝐼_𝑚}}$$
摩擦和風損的分離
電動機的摩擦和風損可以從空載損耗 (P0) 中分離出來。為此,在額定頻率下,以不同的定子施加電壓採集 P0 的多個讀數。繪製 P0 和 V 之間的曲線圖,如下面的圖所示。
在這裡,曲線在正常電壓下是拋物線,因為鐵損幾乎與磁通密度的平方成正比,因此也與施加電壓成正比。現在,將曲線向左延伸,在點 M 與垂直軸相交。在垂直軸上 V = 0,因此截距 OM 代表電壓無關損耗,即由於摩擦和風損 (Pfw) 造成的損耗。