山東盛華電機生產(chǎn)廠家：淺析大功率電機的機械及電負荷能力
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對于任何一臺大功率電機，都會有其固有的性能特性，并將主要的性能特性體現(xiàn)在銘牌數(shù)據(jù)上，而有些特性是大功率電機必須滿足的義務特性，換個角度解讀電機的機械能力和電負荷能力。
大功率電機功率的概念及其分類
有功功率P。有功功率也叫機械功率，單位為瓦特（ 1千瓦=1.3596馬力=10200公斤·厘米/秒）。
輸出的有功功率：發(fā)電機取決于端子功率，大功率電機取決于軸端功率，而變換機則取決于發(fā)電機端子功率。
吸收的有功功率：發(fā)電機取決于軸端功率，大功率電機則取決于端子功率，而變換機則取決于電機端子的功率。
視在功率S。交流大功率電機的視在功率S是由電壓、電流及√3的積表示的。視在功率用伏安（VA）、千伏安（kVA)或兆伏安（MVA)表示。
無功功率Q。無功功率是由視在功率和有功功率P得出，具體按式（1），符合直角三角形的邊長關(guān)系，可以把S當成斜邊，Q和Ｐ為直角邊：
Q2=S2-P2……………（１）
在額定功率下，可把全部大功率電機和感應發(fā)電機理解為輸出有功功率；而把同步發(fā)電機和調(diào)相機理解為輸出視在功率。
功率因數(shù)cosφ為有功功率P與視在功率S之比，具體見表（2）：
cosφ=P/S……………（2）
效率η為輸出功率P（發(fā)電機為端子輸出的有功功率，而大功率電機為軸端輸出功率）與吸收功率P+Pv（用Pv表示損耗功率）之比,具體見式（3）。
η=P/(P+Pv)=1-Pv/(P+Pv) ……………（3）
因為Pv通常很小的，所以式（3）的第二種形式(后半部分)實際較適合。
大功率電機的轉(zhuǎn)矩
大功率電機的轉(zhuǎn)矩M由有功功率P和轉(zhuǎn)速n確定，具體按式（4）：
M=97400×P/n……………（4）
式（4）中，M單位公斤﹒厘米，P單位瓦特，n單位轉(zhuǎn)/分。在電機制造中一般采用近似公式(5)計算；但式（5）中，M單位公斤﹒米，P、n單位同式（4）。
M=P/n……………（5）
交流大功率電機異步運行的轉(zhuǎn)矩
起動轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)矩中最小的，當轉(zhuǎn)子在所有可能位置并以額定電壓和額定頻率供給靜止的電動機時，在電動機軸端產(chǎn)生該轉(zhuǎn)矩。
鞍形轉(zhuǎn)矩是最小轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩是以額定電壓和額定頻率供給電動機，當電動機由靜止狀態(tài)到崩潰轉(zhuǎn)速間（高速旋轉(zhuǎn)時）在軸端產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
崩潰轉(zhuǎn)矩是最大轉(zhuǎn)矩，是以額定電壓及額定頻率供給感應電動機，當在鞍形轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速間高速運行時，在軸端產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
在同步運行時，崩潰轉(zhuǎn)矩是最大轉(zhuǎn)矩，是同步電動機在額定電壓、額定頻率以及額定勵磁下同步運行時，使負載轉(zhuǎn)矩緩慢增加，但不能失步時在軸端所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
電流和轉(zhuǎn)矩過負荷能力及不平衡負載能力
電流過負荷能力。長時間運行的大功率電機必須在運行熱態(tài)下無損害地或無殘留變形地承受下述過電流（盡可能在額定電壓時）：通常為1.5倍額定電流持續(xù)15秒鐘，額定電壓低于250伏的直流電機，如果短路電流低于1.5倍額定電流，則短路電流持續(xù)15秒。
轉(zhuǎn)矩過負荷能力。在額定電壓及額定頻率時，交流電機最低必須達到規(guī)定的崩潰轉(zhuǎn)矩。在額定電壓下，直流大功率電機必須產(chǎn)生對異步電動機所給定的作為最高轉(zhuǎn)矩的崩潰轉(zhuǎn)矩。
不平衡負載能力。人們把交流發(fā)電機的相對不平衡負載理解為逆序電流與額定電流之比。不平衡負載附加由氣隙磁場的高次諧波在磁極及轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流損耗。實心磁極能承受約10~15%的持續(xù)不平衡負載，而帶阻尼繞組的疊片磁極能承受約12~18%的持續(xù)不平衡負載。
大功率電機的短路穩(wěn)定性
同步大功率電機必須能承受由突然短路所產(chǎn)生的機械應力。為此，可以用發(fā)電機在1.05倍電壓下完全短路空載運行驗證。實際上，一般幾乎不采用端子短路，而僅在變壓器后短路，因此基本上采用比較小的應力計算。然而測量仍然必須考慮可能的運行情況，并且電機應與最不利的端子短路符合。因此通常按端子短路考驗電機繞組支撐是否無損壞。持續(xù)短路運行的大功率電機要求非常牢固的繞組端部支撐。各極短接的同步大功率電機的突然短路電流，通常不應超過額定電流幅值的15倍或額定電流有效值的21倍。對于大型兩極汽輪發(fā)電機的值通常偏高。由突然短路電流、電壓和短路時的功率因數(shù)計算出的轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)子與定子間相互作用。作用在軸和機座上的短路轉(zhuǎn)矩的計算應考慮中間連接質(zhì)量及彈性，并且它恒小于短路電流與額定電流之比。
大功率電機的機械強度
超速強度。所有大功率電機都必須承受規(guī)定（產(chǎn)品的技術(shù)條件中有規(guī)定）的超轉(zhuǎn)速，而主要部件無損壞和不產(chǎn)生殘留變形。如果電機不能做超速試驗，則常常需要用計算驗證；由超速轉(zhuǎn)速時離心力產(chǎn)生的應力不應大于所用材料屈服極限的75%。此時如果沒有指明其他協(xié)議，應以常用應力計算方法為基礎(chǔ)。超速試驗程序以兩次或多次中間試驗（觀察和測量伸長）實現(xiàn)。高速運行通常應迅速進行，以使由0.8倍超轉(zhuǎn)速到全超轉(zhuǎn)速的時間不超過約2分鐘。
耐壓強度。主要針對于氫冷電機機座和所有其他用于封閉罩耐壓的密封的過壓試驗。
耐振強度。指大功率電機遭受強迫振動的所有部件，為可靠地避免共振，應適當?shù)睾怂闫涔逃蓄l率。強迫振動可能具有轉(zhuǎn)速頻率和轉(zhuǎn)速倍數(shù)頻率，或者1倍或幾倍的頻率相吻合。
耐久強度。超速強度和耐壓強度具有靜態(tài)特性，而耐振強度具有周期特性（交變性），兩種特性的疊加引出電機的耐久強度概念，對于大功率電機的機械設(shè)計而言，耐久強度非常重要。
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