正确认识电机的功率、速度与效率的关系

(原)T-10M

caifx 发表于 2015-12-24 16:49
又一个特么拿绕组根电阻丝比电阻的家伙。交流电通过绕组有反电动势，跟电炉丝电阻是两码子事。电炉丝电阻恒 ...

正解，不过这个主要适用于直流电机，当然无刷电机属于闭环式变频同步电机，本质上和直流电机一样的，基本上是依靠电压调速。

(原)东风5

T-10M 发表于 2015-12-25 10:15
你这个说的是错误的，大功率大电机绕组电阻极小，启动时如果不加功率限制瞬间烧毁，只是启动电流大于工作 ...

我不明白，电机功率一般是指达到额定转速时的功率，还是启动时的功率呢？还有电机的定速除了和磁体有关外，和线圈的粗细，匝数有关吗？不改变磁场强度，加粗线圈或减小匝数，能提高转速吗？

(原)T-10M

东风5 发表于 2015-12-25 10:22
我不明白，电机功率一般是指达到额定转速时的功率，还是启动时的功率呢？还有电机的定速除了和磁体有关外 ...

首先电机能发电这个您同意吧，事实上电机运转的时候也在发电，只是这个电压不超过电源电压，例如电源电压48V，电机内部反电动势36V，这样的话相当于电源电压仅仅只有12V，相应的电流就小了，当然这个电流小除了电源电压的问题还跟高速下定子内部的感抗有关，有点复杂，因为毕竟定子内通的交流电。关于额定功率主要是电机在额定转速下的额定电流下测试的功率，一般小于最大功率，电动机在这一特定条件下电流一定不超过设计值不会过放发热，此时如果提高电压电流就会增大，发热量增加，如果增加负荷，转速就会降低，结果还是电流增大定子发热增加，当然此时电机转速降低，这两种情况对电机都是有害的。所以不能超过额定功率运行。
再说说启动功率，启动原则上是零功率的，因为转子不转不对外做功。实际上则不是，维持磁场需要一定的电流，建立磁场的过程肯定要消耗功率。另外由于电机线圈和电池都有内阻，因而部分电功率转化成热量。此时电机内不存在电抗，因而绕组等效电阻极小!如果启动电流不加以限制，而且采用低内阻电源的话，电流可以可以视作无限大。事实上电池有内阻电机绕组也有点电阻不可能无限大，但是根据电阻热功率计算公式，电阻发热等于电流平方乘以电阻，那么此时的电流极大，平方以后的发热功率可以想象，如果启动电流是运行电流的五倍的话，那么启动热功率就是二十五倍。瞬间烧毁绕组是肯定的，所以必须限制启动电流，在电动车上可以用开关管限流。火车头内燃机车是通过调整发电机励磁实现的。大型电机交流的有星三角启动，变频器的VV VF调速启动等。都是限制启动功率的方法。

(原)T-10M

东风5 发表于 2015-12-25 10:22
我不明白，电机功率一般是指达到额定转速时的功率，还是启动时的功率呢？还有电机的定速除了和磁体有关外 ...

电机定速实际上是一种平衡状态，只有永磁体的电动机存在设计定速，励磁式电动机实际上可以采用励磁磁场削弱的方法进一步提高转速，不过这个过程是恒功率调速过程，因为定压下磁场削弱会增加绕组内部电流，因为是轻负荷等下次电机达到平衡的时候电流又减小到额定值，此时电源电压不变，显然功率也不变。废话不表，说说电动车电机。电动车电机，首先考虑电流问题，为何大功率电机绕组粗呢，因为承载电流大，如果用一样粗的线行不行呢？可以，但是要增加匝数，这样电流不变提高电源电压一样增大功率，因为绕组增加以后同样转速的反电动势随之增加，只有用更高的电源电压才能克服反电动势，维持电流。那么如果电源电压不变呢？就加粗线圈减少匝数，此时内部反电动势减小，同转速下电流增大，加粗线圈可以增加载流能力，根本还是控制发热。

(原)T-10M

东风5 发表于 2015-12-25 10:22
我不明白，电机功率一般是指达到额定转速时的功率，还是启动时的功率呢？还有电机的定速除了和磁体有关外 ...

再者电动机要考虑绝缘问题，当然现在的高绝缘漆包线不是问题。另外就是如果同功率电机采用的磁体磁通密度低，那么为了限制电流产在同一转速生相同的反电动势就得增加线圈匝数，这样定子磁通增强，保证了和之前一样的力矩，同时维持了反电动势。实际上就是转子磁通不够定子磁通凑。那么如果定子匝数不变的话，就是类似于励磁直流电机磁场削弱的原理。只能增加平衡速度从而维持反电动势。这样电机的定速就高了。相同的，外部磁钢磁通不变，减少匝数，因为线圈粗细没变载流量一定，所以只能增加定速维持反电动势限制电流，因而这还是高定速电机。如果增加扭矩就增加线圈匝数。此时低速下即可维持反电动势。就也就是扭矩型的。

(原)东风5

T-10M 发表于 2015-12-25 10:59
电机定速实际上是一种平衡状态，只有永磁体的电动机存在设计定速，励磁式电动机实际上可以采用励磁磁场削 ...

原来这位总台也懂火车啊？本人就是火车迷，以前专门研究过火车的电气系统。火车用的都是串励电机，因此不存在定速这一说。因为内燃机转速和功率成正比的特性决定了必须让电机采用恒功率调速的机制。在早期的火车如东风4上是机械的联合调节系统，根据柴油机转速变化自动调节励磁电流，保证输出功率的恒定。而现在新型的内燃机车全部都是微机控制的。在当然为了保证火车从启动到极速时最大限度地利用功率，光靠恒功率调节是不够的，因此还需要加入弱磁系统。一般干线内燃机车都有二级弱磁，电力机车有三级。只有像东风5之类的调车机没有弱磁。因此，火车存在一个持续速度的概念。在速度很低的情况下，无法让电机进入恒功率运行，必须限制电机的电流。因此在限流区和恒功率区的临界点称为持续速度。

(原)T-10M

东风5 发表于 2015-12-25 10:22
我不明白，电机功率一般是指达到额定转速时的功率，还是启动时的功率呢？还有电机的定速除了和磁体有关外 ...

最后给您乐理顺一下。增加功率的两种途径，增加电压或者电流，前者多绕线，最终可以增加功率主要以转矩增大表现出来，后者减少绕线，就主要以转速度形式表现出来。如果多绕线提高电源电压，这样就是同时增大转速和转矩。除非此时功率增加很多需要提高电压的同时增大电流需要加粗绕线外，一般是不用加粗的，因为电流设计大了对电池不好，所以只需要多绕线就行了。那么电池组容量增大，放电电流增加但是电压不变该怎么办呢？就是减少绕线增加电流，但是此时电流增加了发热必然增大，因此为了控制发热必须提高载流能力。那就加粗绕线提高载流能力，此时功率也增加了。而且设计的当，也是转矩和转速都有提高。不知道说明白没有，电机学虽然不难但是逻辑性强，同时还需要一定的电磁学知识才容易理解。

(原)T-10M

东风5 发表于 2015-12-25 11:15
原来这位总台也懂火车啊？本人就是火车迷，以前专门研究过火车的电气系统。火车用的都是串励电机，因此不 ...

我的ID是DF4D乌克兰,也就是4D货运型，当时专门写过这方面的帖子，我是专门研究内燃机车的。您说的不完全正确，采用电传动的原因是柴油机转速-扭矩特性和机车轮对的转速-扭矩特性有冲突，应用电传动来解决这个矛盾，第二内燃机车有两部分，当你提手柄时，油电功率同时提高，柴油机供油齿条向右侧移动，此时供油量增大功率增加，主发电机励磁功率随之调整，主发电机输出功率增加，油电功率出厂统调是个技术活，要保证发电机的转速和转矩恰好保证配合柴油机的转速转矩了。这样才能达到最好状态。最直观的感受就是机车出厂统调的好跑起来有劲省油!

(原)技术狂人

四川办事处 发表于 2013-9-26 11:35
你懂，BOST硬起？什么叫BOST？
我只搞过BOOST电路，我们叫升压电路，没搞过BOST电路，你把KL的升压电路照 ...

   在这个网络年代，很多真正懂技术，都被半桶水五毛党喷。习惯就好~~
   真理是掌握在少数人手里的，普通用户的区分判断标准在很多时候会更容易被半桶水的理论的说服。
   极少发帖，素昧平生，专业知识懂得也很少，但是我相信你是对的。呵呵~
   

(原)东风5

T-10M 发表于 2015-12-25 11:29
我的ID是DF4D乌克兰,也就是4D货运型，当时专门写过这方面的帖子，我是专门研究内燃机车的。您说的不完全 ...

这名字挺熟悉的，以前好像在某个铁路论坛见过。没想到在这里还能碰上火车迷，真是缘分啊。刚才说到了火车的电机，再看电动车。电动车无法像火车那样恒功率调速。因此我的理解是，刚启动时控制器限流，电动车以恒定电流启动。随着速度增大，电机输出功率越来越大。当反电动势上来后，电机本身的电流低于控制器限流时，电机又进入恒定电压区域工作。然后随着反电动势的增大，功率开始减小。因此，从限流区到恒压区的临界点，就相当于火车的持续速度吧。火车接下来以恒功率运行，而电动车以恒电压运行。因此，这个点也是电动车电机达到最大功率的点。那你刚才说到电机的额定功率是在额定转速下测得的。但是只有在无负载的情况下，电机才能达到定速。而正常运行时，由于各种阻力，实际速度肯定要低于定速。那么实际功率还是会高于额定功率？而低于最大功率？