電壓變化對感應防爆電機特性的影響

什麼是電壓變化？

電壓變化對感應電機特性的影響

電壓變化量是指電壓與額定電壓的偏差；NEMA MG1 第 12 部分允許額定電壓有正負 10% 的變化。該額定值假設電壓平衡，并承認電機性能不一定與額定電壓相同。

表 1：電壓變化的典型影響
該表以數字方式解釋了各種電機性能參數與變化的動态電源之間的關系。

圖 1：由設計的磁通密度決定的曲線形狀

該圖是表 1中所示值的圖形表示。必須注意的是，這些值旨在具有代表性。每個電機的設計都會影響此處通常表示的曲線的形狀和位置。我們可以推斷，随着電壓的升高或降低，各個參數都會發生變化。

了解圖表

理解圖 1 的關鍵是滿載電流曲線。請注意，随着電壓增加，電流減小。我們預計會出現這種情況，因為 P = IE （P = 功率，單位為瓦特，I = 安培，E = 伏特），因此，為了保持電機産生的恒定功率，所需的電流将随着電壓的增加而減少。我們從圖表中看到，功率因數也受到電壓變化的影響。但為了簡單起見，我們不會在功率方程中考慮它，并且我們期望曲線是線性的，但事實并非如此。

功率輸出并不是施加電壓給出的唯一結果。為了産生扭矩，鐵芯中必須産生磁通量。磁芯的磁化強度随着所施加電壓的平方而變化，使我們的曲線呈二次形狀。當磁芯接近磁飽和時，更高的電壓會産生更多的電流。電機設計者将通過将其設計點定位在曲線上的最小點之前來利用該磁化電流曲線。這就是為什麼電機對低電壓比對高電壓更敏感。當端電壓略高于設計電壓時，電流繼續下降，直到達到磁飽和。

磁芯損耗的影響

造成效率低下的原因之一是磁芯損耗。這些是磁化芯鋼産生的損耗。它由效率曲線表示，與滿載電流曲線相反。隻要滿載電流随着電壓的增加而減少，效率就會增加。當達到飽和時，增加的磁芯損耗會降低效率。我們不應将此因素與負載減少時所表現出的效率增加相混淆。大多數電機設計将在大約四分之三負載時達到峰值效率。這裡我們隻考慮恒定負載下的效果。

NEMAAMG-1 要求電機設計在額定電壓 +/- 10% 的電壓下運行。它還警告說，在該範圍内，電機的性能将有所不同。一個主要因素是産生的熱量。電流越大，I ² R損耗越大；換句話說，熱量。低電壓需要增加電流以維持驅動負載的功率。在較高電壓下運行會導緻磁化超過飽和點，産生的熱量将會增加，從而縮短絕緣系統的壽命。

選擇電壓時要小心

表 2：一些常見系統和電機額定電壓

有些電機銘牌上标有 208-230 / 460V，表明該電機“适合在 208 伏電壓下使用”。如果在 208V 下使用該電機，應格外小心。230V是“額定”電壓，208V落在負10%範圍内。所以理論上電機工作電壓為208V。這種邏輯有一定的危險性。電機将消耗更高的電流，運行更熱，并且效率更低。也不應将其與額定電壓為 208V 并具有該電壓必需的 +/- 10% 運行率的電機相混淆。在 208V 負 10%（或 187V）的電壓下運行 208-230 / 460V 電機會損壞電機。保守的系統設計者将需要額定工作電壓為 208V（通常為 200V）的電機，以提供最佳性能和使用壽命。

其他因素

其他性能因素通常遵循圖表上的曲線。盡管它們被描述為線性的，但它們很少是線性的。例如，随着電壓升高，轉差率減小，從而提高電機的速度。如果電機連接到可變扭矩負載（例如風扇或離心泵），負載也會增加，從而降低負載電流。列出的所有參數都有類似的交互作用。