电动机的效率、功率因数及其影响因素

电动机的效率、功率因数及其影响因素

一、什么是电动机的功率因数？

异步电动机的功率因数是衡量在异步电动机输入的视在功率（即容量等于三倍相电流与相电压的乘积）中，真正消耗的有功功率所占比重的大小，其值为输入的有功功率P1与视在功率S之比，用cosψ来表示。 cosψ=P/S

电动机在运行中，功率因数是变化的，其变化大小与负载大小有关，电动机空载运行时，定子绕组的电流基本上是产生旋转磁场的无功电流分量，有功电流分量很小。此时，功率因数很低，约为0.2左右，当电动机带上负载运行时，要输出机械功率，定子绕组电流中的有功电流分量增加，功率因数也随之提高。当电动机在额定负载下运行时，功率因数达到最大值，一般约为0.7-0.9。因此，电动机应避免空载运行，防止“大马拉小车”现象。

二、什么是电动机的输入功率和输出功率

电动机从电源吸取的有功功率，称为电动机的输入功率，一般用P1表示。而电动机转轴上输出的机械功率，称为输出功率，一般用P2表示。在额定负载下，P2就是额定功率Pn。

电动机运行时，内部总有一定的功率损耗，这些损耗包括：绕组上的铜（或铝）损耗，铁芯上的铁损耗以及各种机械损耗等。因此输入功率等于损耗功率与输出功率之和，也就是说，输出功率小于输入功率。

三、什么是电动机的效率

电动机内部功率损耗的大小是用效率来衡量的，输出功率与输入功率的比值称为电动机的效率，其代表符号为η

1、三相交流异步电动机的效率：η=P/（√3*U*I*COSφ）

其中，P—是电动机轴输出功率

U—是电动机电源输入的线电压

I—是电动机电源输入的线电流

COSφ—是电动机的功率因数

2、电动机的输出功率：指的是电动机轴输出的机械功率

3、电动机的输入功率：指的是电源给电动机输入的有功功率 ：

P=√3*U*I*COSφ（KW）

其时，这个问题有些含糊，按说电动机的输入功率应该指的是电源输入的视在功率：S==√3*U*I 这个视在功率包括有功功率(电动机的机械损耗、铜损、铁损等)、无功功率。

效率高，说明损耗小，节约电能。但过高的效率要求，将使电动机的成本增加。一般异步电动机在额定负载下其效率为75～92%。异步电动机的效率也随着负载的大小而变化。

空载时效率为零，负载增加，效率随之增大，当负载为额定负载的0.7～1倍时，效率最高，

影响电动机功率的因素

电动机的损耗包含各种形式,有与负载电流大小基本无关的铁损、由励磁电流产生的定子铜损以及机械损耗,还有与负载电流大小有关的定、转子铜损、杂散损耗等。即使在电动机空载情况下,电动机的损耗也不等于零。如何提高电动机的效率和功率因数,对全面开展节能降耗工作具有重要的意义 那么什么会影响电动机的功率因素呢?

1.电源质量的优劣对电动机的正常运行和节能有直接的影响。电动机处于非额定电压和非额定频率下,其损耗大大增加,使电动机处于不合理运行状态,电源电压和频率允许范围之外的变化对电动机性能引起显著变化,尤其当电源频率降低、电压增高时,电动机空载损耗和空载电流要大幅度上升,使功率因数降低。电压降低时,电动机转速下降,使转子铜损增加,导致功率因数降低。

2.大马拉小车，即电动机处于轻载下运行。这里有两个原因：1)选择电动机时加上了太多的备用系数，使得电动机功率远远大于被驱动机械的轴功率;2)计算被驱动机械轴功率时加上了比较多的安全系数，使得轴功率偏大;

3.被驱动机械功率周期性变化，但电机没有设置变频器。很多机械的要求输出功率随着工况、气候都有周期性大小的变化，当功率变小时，电动机如果有变频器，可以降低频率减少功率输出，否则电机运行的无功部分加大，影响电机的效率;

4.高次谐波电流流入电动机绕组,增加电动机附加损耗,尤其是使电动机温升增加,严重时电动机因过热而烧毁。高次谐波的脉冲电压波,使相绕组电压分布不均匀,绕组首尾端电压

分布过高,易造成绕组匝间击穿而短路。高次谐波电流的脉冲,使电动机电磁转矩脉动,引起电动机振动。噪声增大。高次谐波分布电容的影响,使电动机轴电流增大。总之,高次谐波会使三相异步电动机最大转矩下降,功率因数降低,效率也随之降低。

5.电机端电压偏低，电机为了有足够的输出，其中电流将加大，而电机的损耗随着电流的平方增加，所以也影响电机的效率

6.电机转动部分润滑不好，消耗部分功率，也影响效率;

摩擦 空气 噪音 铜损 铁损

铜损：因为电流通过绕组（包括定子和转子）因为绕组的电阻存在，引起损耗。

铁损：因为定子和转子铁心内部、外壳的涡流、磁滞等引起的损耗。

机械损耗：因为机械摩擦力、空气阻力等引起的损耗。

空气间隙增大时功率因数降低。