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cos ψ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。