電機的應用
工業(yè)領域:用于驅(qū)動各種生產(chǎn)設備,如機床、風機、水泵、壓縮機等,是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的動力源。
交通運輸領域:在電動汽車、電動列車等中作為驅(qū)動電機,為車輛提供動力;在飛機、船舶等交通工具中,也用于各種輔助設備,如空調(diào)系統(tǒng)、液壓泵等的驅(qū)動。
日常生活領域:常見于家電產(chǎn)品,如冰箱、空調(diào)、洗衣機、風扇等,為這些設備的運行提供動力。
新能源領域:在風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電系統(tǒng)中,發(fā)電機將風能、太陽能等轉(zhuǎn)換為電能,實現(xiàn)能源的轉(zhuǎn)換和利用。
電磁性能改變
繞組電阻增大:根據(jù)電阻的溫度特性,金屬材料的電阻會隨溫度升高而增大。電機繞組在過熱時,其電阻值會明顯增加,這會導致電機的銅耗(即繞組中由于電流通過電阻而產(chǎn)生的損耗)增大,使電機的效率降低。
磁性能下降:電機中的鐵心材料在高溫下磁導率會發(fā)生變化,導致磁場分布不均勻,電機的電磁性能下降。例如,永磁電機中的永磁體在高溫下可能會出現(xiàn)退磁現(xiàn)象,使電機的輸出轉(zhuǎn)矩減小,影響電機的運行性能。
性能參數(shù)變化:由于繞組電阻增大和磁性能下降等因素的綜合影響,電機的性能參數(shù)如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)等都會發(fā)生變化,無法保持在設計的額定狀態(tài)下運行,可能無法滿足負載的要求,甚至出現(xiàn)運行不穩(wěn)定的情況。
負載方面
過載運行:電機所承受的負載超過了其額定負載能力,長時間處于這種狀態(tài)下,電機需要輸出更大的功率來驅(qū)動負載,從而導致電流增大,根據(jù)焦耳定律Q=I 2 Rt,電流增大將使電機繞組產(chǎn)生過多的熱量,引起電機過熱。例如,在工業(yè)生產(chǎn)中,若電機驅(qū)動的設備出現(xiàn)卡滯或堵塞,就會使電機負載突然增大,導致過熱。
負載機械故障:與電機連接的負載機械部分出現(xiàn)故障,如軸承損壞、齒輪磨損、傳動帶過緊等,會增加電機的負載轉(zhuǎn)矩,使電機運行時需要消耗更多的能量,進而產(chǎn)生過多熱量。比如,當負載設備的軸承損壞后,轉(zhuǎn)動阻力增大,電機需要克服更大的阻力來帶動負載,容易造成電機過熱。
電源方面
電壓過高:當電源電壓高于電機的額定電壓時,電機的磁通會增加,導致磁路飽和,激磁電流增大,從而使電機鐵耗和銅耗增加,產(chǎn)生過多熱量。一般來說,電壓每升高 10%,電機的鐵耗會增加約 30% - 50%。
電壓過低:電源電壓過低時,電機為了輸出足夠的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動負載,會增大電流。根據(jù)電機的特性,電壓降低時,電流與電壓成反比例關系增加,這會使電機繞組的銅耗大幅增加,導致電機過熱。例如,當電壓降低 10% 時,電流可能會增加 20% - 30%,電機發(fā)熱明顯加劇。
三相電壓不平衡:三相電源電壓不平衡度超過規(guī)定范圍,會使電機三相電流不平衡,導致電機產(chǎn)生額外的損耗,引起局部過熱。一般要求三相電壓不平衡度不超過 5%,否則會對電機運行產(chǎn)生不良影響。