(德州恒力電機有限責(zé)任公司，山東德州 253005)

0 引言

籠型三相異步電機的運行考核指標(biāo)主要有轉(zhuǎn)速、功率、電流和轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速由電機的極數(shù)決定。功率反應(yīng)電機允許帶負載能力，電機銘牌上標(biāo)注的額定功率是一個定值，電機運行時的實際輸出功率一般不大于這個值，如果超出這個值，運行電流會超出額定電流，即為電機過載?；\型三相異步電機的電流是指電機運行時定子繞組的三相電流，其考核指標(biāo)有空載電流、啟動電流、運行電流和額定電流?？蛰d電流是電機在空載狀態(tài)下的運行電流，主要包括無功勵磁電流和空載時的有功損耗電流。啟動電流是電機起動時的最大電流，電機起動時，瞬間電流最大，然后隨著轉(zhuǎn)速的增加，電流和轉(zhuǎn)矩逐漸減小，達到額定轉(zhuǎn)速時，運行電流逐漸穩(wěn)定在額定電流附近，輸出轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)矩附近運轉(zhuǎn)。運行電流是電機運行時的實際電流，由于電機選型時，額定功率一般按實際負載功率的1.1～1.3倍之間選用，考慮到效率和功率因數(shù)的最佳結(jié)合，所選電機的運行電流通常在額定電流的70%～90%之間運轉(zhuǎn)。額定電流是電機帶額定負載運行時的負載電流，電機長期運行時的電流不允許超出額定電流，短時超出額定電流的電機，在繞組溫升危害到繞組絕緣以前，運行電流必須降到額定電流以下運轉(zhuǎn)或停止運行。三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩是電動機的輸出扭矩，和電機的轉(zhuǎn)速和功率有關(guān)，額定轉(zhuǎn)矩為一定值，實際輸出轉(zhuǎn)矩隨負載的變化而變化。

1 籠型單速三相異步電動機空載運行電流特性的基本規(guī)律

電機空載電流無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，其大小與電機的容量、結(jié)構(gòu)形式、鐵心質(zhì)量、極數(shù)以及電機的生產(chǎn)加工工藝和裝配質(zhì)量有關(guān)，其中約90%為勵磁電流，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，看作無功電流，影響電機的功率因數(shù)cosφ，其大小與電動機端電壓和鐵心設(shè)計磁密有關(guān)；設(shè)計時，磁密選擇過高或電機運行時電壓高于額定電壓，會造成鐵心飽和，勵磁電流明顯增大，對應(yīng)的空載電流較大，功率因數(shù)低，所以空載損耗就大；其余10%為有功電流，用于空載運轉(zhuǎn)時的各種功率損耗，影響電機的效率η。對于繞組截面為定值的電機來說，電機空載電流大，允許流過的有功電流就會減小，電機帶負載能力會降低。電機設(shè)計時可計算出空載電流和功率損耗，空載試驗時與之比較，看電機是否正常。在一般正常同型號，同功率情況下，電機的額定電壓越高，額定電流越小，相應(yīng)額定電壓下的空載電流也越??；額定電壓越低，額定電流越大，相應(yīng)額定電壓下的空載電流也越大。機座號80～280，極數(shù)2、4、6極，連續(xù)運轉(zhuǎn)的中小型籠型單速三相異步電動機空載電流一般為額定電流的30%～70%，損耗為額定功率的3%～8%，其中小功率電機銅耗占比重較大，大功率電機鐵耗占比重較高。根據(jù)籠型三相異步電動機的空載試驗數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析，歸納出連續(xù)運轉(zhuǎn)的中小型籠型單速三相異步電動機空載電流的近似表達式(1)

I0=IN-(1.3～1.34)PN

(1)

式中,I0—電機的空載電流；IN—電機的額定電流，單位A；PN—電機的額定功率，單位kW；1.3～1.34為取值系數(shù)。當(dāng)電動機極數(shù)越多，容量越小時，系數(shù)取值越接近1.3，極數(shù)越少，容量越大時，系數(shù)取值越接近1.34?？紤]到各種因素影響，測試數(shù)值范圍可在此數(shù)值基礎(chǔ)上，上下浮動一定范圍，通常情況下可上浮15%，下浮5%。

2 籠型單速三相異步電動機運轉(zhuǎn)性能參數(shù)之間的基本規(guī)律

籠型三相異步電動機的空載轉(zhuǎn)速基本與同步轉(zhuǎn)速相同，額定轉(zhuǎn)速是電機額定負載時的電機轉(zhuǎn)速。表1是同功率，不同極數(shù)和機座號電機的額定電流，空載電流，啟動電流和額定轉(zhuǎn)矩，啟動轉(zhuǎn)矩對比表。從表1中可以看出，同一功率下的電機，極數(shù)越大，額定電流越大，空載電流越大，啟動電流越小，額定轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩越大，額定功率下運行時，相對應(yīng)的效率和功率因數(shù)越低。極數(shù)越小，額定電流越小，空載電流越小，啟動電流越大，額定轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩越小，額定功率下運行時，相對應(yīng)的效率和功率因數(shù)越高。

表1 同功率不同極數(shù)電機的額定電流、空載電流、啟動電流和額定轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩對比表

3 籠型三相異步電動機額定電流與啟動電流，運行電流之間的關(guān)系

籠型三相異步電動機的啟動電流是電機起動瞬間的最大電流，直接全壓啟動的電機啟動電流可達到額定電流的4～8倍，極數(shù)越大，啟動電流與額定電流的比值倍數(shù)越小，極數(shù)越小，啟動電流與額定電流的比值倍數(shù)越大，為了簡化電氣控制線路，在電網(wǎng)容量允許的情況下，優(yōu)先選用直接起動方式。對于大容量的電動機來說，當(dāng)電源線路和變壓器容量不能滿足電動機直接起動的條件，或起動電流沖擊電網(wǎng)和電動機，影響電動機或其他用電設(shè)備的正常使用，對電網(wǎng)穩(wěn)定運行不利時，為使電機的啟動電流控制在額定電流的3倍以內(nèi)，應(yīng)采用降壓起動?；\型三相異步電動機能否直接全壓起動，需根據(jù)電網(wǎng)的容量，起動頻次，線路允許干擾程度以及電機的安裝型式?jīng)Q定。通常從以下三方面進行考核：(1)被拖動機械能否承受電機直接起動時的沖擊轉(zhuǎn)矩；(2)電機端子上的計算電壓在電機頻繁起動時不應(yīng)低于額定電壓的90%，不頻繁起動時不應(yīng)低于額定電壓的85%；(3)電機起動時是否影響其他負荷的正常運行。在不能滿足上述三方面中的任一要求時，電機需采用降壓起動，以限制起動電流，減小起動轉(zhuǎn)矩，從而減輕電機啟動時對機械設(shè)備的沖擊，平穩(wěn)加速，保證電網(wǎng)和設(shè)備的安全運行。一般11kW以下容量電動機可以直接起動。

運行電流是電機實際帶載運行時的電流，電機正常運行時其運行電流通常小于其額定電流，對長期運行的電機允許短時超出額定電流運行，但此時產(chǎn)生的溫升不應(yīng)超過繞組絕緣允許的溫升限度，并在溫升接近限度以前電機停轉(zhuǎn)或運行電流降回到額定電流以下運行，保證繞組不會因溫升超過限值而燒壞線圈和絕緣。

4 籠型三相異步電動機電流與電壓和功率的關(guān)系

籠型三相異步電動機的啟動電流大小與是否帶負載無關(guān)，負載的大小影響電機的啟動時間，額定負載以內(nèi)，啟動時間沒太大變化，超出額定負載，負載轉(zhuǎn)矩在額定轉(zhuǎn)矩之內(nèi)，隨著超載的嚴重程度，啟動時間隨之延長，如果負載轉(zhuǎn)矩超出啟動轉(zhuǎn)矩，電機將無法啟動，此時如果控制系統(tǒng)的保護功能不能立即斷開電源線路，電機的啟動電流將在極短的時間內(nèi)(20～90s)將繞組過流燒壞。籠型三相異步電動機的空載運行電流隨著電壓上升而增大，隨著電壓下降而減小。電機的運行電壓偏低時，負載狀態(tài)下，電磁力矩降低，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子和定子電流都增大；空載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)差率基本不變，空載電流減小。運行電壓偏高時，負載狀態(tài)下，電磁力矩增大，轉(zhuǎn)差減小，負載電流減小。

5 籠型多速三相異步電動機低速空載運行電流超額定電流原因分析

對長期正常運轉(zhuǎn)的籠型單速三相異步電動機，空載電流不應(yīng)超過額定電流，并且留有一定的余量。對一些短時工作制，多速大極數(shù)電機的低速極，由于設(shè)計時統(tǒng)籌兼顧電機各極數(shù)下磁場的均衡性，低速極的磁場飽和度較大，電機的空載電流接近額定電流，如果電源電壓高于額定電壓，在空載電壓偏高的情況下，其空載電流會超出額定電流，但不應(yīng)超出額定電流的10%，此種屬正?，F(xiàn)象。實際帶載運行時由于功率因數(shù)和效率的提高，電壓降低等因素的影響，電機在額定電壓下運行電流一般不會超出額定電流，即使在運行電壓偏高的情況下，運行電流也不會超出額定電流的10%，對于短時工作制電機，這種情況下不會造成電機過載燒壞繞組的情況發(fā)生，允許存在。

6 結(jié)語

籠型三相異步電動機的運行電流大小，直接影響電機的溫升、效率、功率因數(shù)等主要性能指標(biāo)，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩決定電機的起動能力，同時也決定電機控制線路主要元器件的選擇和保護控制線路的參數(shù)整定。所以熟悉不同功率，不同極數(shù)下電機的轉(zhuǎn)速，電流和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系和規(guī)律，有利于設(shè)備電機的選型和運行控制線路元器件的選取和參數(shù)整定，為拖動電機的合理選用和電氣控制線路的正常運行提供技術(shù)支持。