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 回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?

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onlyma
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楼主    2014-03-28 17:14:47
主题:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大? 精华帖 
如果负载恒定是10kw,分别采用30kw的电机A和100kw的电机B来驱动(不考虑变频),电机从电网取的电流哪个大?哪个电机发热更大?
我的理解:
1. 负载点(loading point)越低,即负载相对于电机功率所占比重越小,电机功率因数越小,那么100kw的B电机从电网取的视在电流就越大。
2. 但这么大的电流大部分用来建立磁场,即消耗在无功功率上了,只有少部分有功电流用来产生电磁转矩,同时在转子铜条上产生涡流,也就是铜损,这会导致电机发热。100kw的B电机消耗的有功电流少,即铜损少,所以发热少。这也就是为什么高海拨地区风冷电机要降容的原因,即选大号电机,虽然费点电,但是发热少,对电机冷却效果好。

以上分析不知道有没有道理?
禾好
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1楼    2014-03-28 20:23:00
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
同等功率的电机出力,同等频率和工作电压,如果同等同步分钟转速,大功率电机的功率因数和效率都要高于小功率的。所以,同等情况下,小电机的电能损耗要大些。这些是电机制造的共性结果。
高海拔的降容有两个部分,电流降容和电压降容:
电流降容是由于低气压下的散热不如正常气压,要考虑选用大散热能力的电机降容使用;
电压降容是由于“帕刑定律”,电气间隙和爬电距离需要考虑,因此选用更高电压等级的电机。在电机上很少考虑,因为生产者在电气间隙和爬电距离上本身留有的裕度较大。(百度百科“帕刑定律”,里面有曲线)

楼主是做哪个行业的?对电机这么感兴趣。
HUANGZE75
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5楼    2014-03-30 16:13:21
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
负载功率恒定,即有功功率不变,100KW和30KW的电机负载都是10KW,电机发热量P=I2R即有功电流和线圈的电阻,因为有功功率相同,二个电机的有功电流基本上一样的,电阻越小的电机发热量就越小了,大电机定子漆包线粗,所以电阻就小,所以大电机发热量就小,
一般情况下电机的功率因数和负载率有关,负载率低情况功率因数也比较低,所以30KW的电机负载率比100KW的电机负载率高,造成30KW实际功率因数比100KW的大,还有就是大电机相对于小电机从电网吸取的无功功率会大,也就造成从电网取的电流大电机大于小电机。
我的结论就是发热大是30KW电机,电流大是100KW电机.
HUANGZE75
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9楼    2014-03-31 10:47:02
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
理论上大功率电机的功率因数和效率都要高于小功率这个没有错,但是30KW和100KW这二个电机功率因数和效率相差不大啊,从省电的角度说,肯定是30KW的电机省电一点,毕竟是大马拉小车,电动机虽然功率因数及效率高一点,但是他的基数大,所以损耗也会相对大一点。
禾好
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10楼    2014-03-31 10:50:44
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
我们反过来计算吧,就用楼主的公式P=根号3*U*I*COSΦ*η,我认为这个公式正确。
电机输出10kW动力,求30kW和100kW电机输入功率等于多少?
P=10,000W 根号3*U*I=输入功率P1(VA),30kW电机功率因数大致0.8,1000kW,效率大致0.9,电机功率因数大致0.82,效率大致0.92。这样为例,符合了我描述的:“同等频率和工作电压,如果同等同步分钟转速,大功率电机的功率因数和效率都要高于小功率的”这句话。下面计算结果:
30kW电机需要输入功率=10/η/COSΦ=10/0.8/0.9=13.8889kVA;
100kW电机需要输入功率=10/η/COSΦ=10/0.82/0.92=13.2556kVA;
结果出来了,同等负载下,100kW电机的损耗要小于30kW的。

在应用液力耦合器的场合,由于耦合器本身效率低速效率低,用变频的损耗跟液力耦合器95%高速状态的效率0.95相近,节能是肯定的啦,就看工况,应用转速越低,变频越节能。
onlyma
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14楼    2014-03-31 11:32:15
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
quote:以下是引用禾好在2014-03-31 11:20:06的发言:
“但同时负载下降,功率因数也下降”从何而言呢?
我知道基本公式,但是不敢用,上面说的,有隐疾。


我参加过ABB电机的型式试验,电机型号为ABB的HXR500,额定电压660V,额定功率1250kw,以下是关于负载率的一个记录数据(Pf就是功率因数):



从以上实验可以看出,负载率下降后,功率因数下降的也很快,,,
HUANGZE75
至圣

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20楼    2014-03-31 13:16:18
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
quote:以下是引用禾好在2014-03-31 10:50:44的发言:
我们反过来计算吧,就用楼主的公式P=根号3*U*I*COSΦ*η,我认为这个公式正确。
电机输出10kW动力,求30kW和100kW电机输入功率等于多少?
P=10,000W 根号3*U*I=输入功率P1(VA),30kW电机功率因数大致0.8,1000kW,效率大致0.9,电机功率因数大致0.82,效率大致0.92。这样为例,符合了我描述的:“同等频率和工作电压,如果同等同步分钟转速,大功率电机的功率因数和效率都要高于小功率的”这句话。下面计算结果:
30kW电机需要输入功率=10/η/COSΦ=10/0.8/0.9=13.8889kVA;
100kW电机需要输入功率=10/η/COSΦ=10/0.82/0.92=13.2556kVA;
结果出来了,同等负载下,100kW电机的损耗要小于30kW的。
在应用液力耦合器的场合,由于耦合器本身效率低速效率低,用变频的损耗跟液力耦合器95%高速状态的效率0.95相近,节能是肯定的啦,就看工况,应用转速越低,变频越节能。

你的这种计算所用的效率和功率因数是在电机工作在最佳情况下的数据,不适合在轻载情况下计算,电机在轻载情况下100KW的电机功率因数肯定不能按照0.8计算的,效率也达不到0.9,可以这么说30KW的功率因数会大于100KW电机的功率因数。
HUANGZE75
至圣

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21楼    2014-03-31 13:19:53
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
quote:以下是引用禾好在2014-03-31 11:20:06的发言:
“但同时负载下降,功率因数也下降”从何而言呢?
我知道基本公式,但是不敢用,上面说的,有隐疾。

电机在空载情况下,功率因数最低,功率因数=有功功率/视在功率,此时电机基本上有功功率很小,基本上都是视在功率。建立电机旋转的磁场需要的功率。
onlyma
侠客

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23楼    2014-03-31 14:04:10
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
现在觉得5楼HUANGZE75的解释更有道理,还有他在20和21楼的解释。如果用禾好的计算方法和HUANGZE75的讲解,100kw的电机拖动10kw的负载功率因数和效率要小于30kw的电机拖动10kw的负载。通过计算来验证:

假设,对应100kw电机拖动10kw负载,功率因数=0.4,效率=0.5;30kw电机拖动10kw负载,功率因数=0.7,效率=0.75,那么100kw电机需要消耗的功率=100/0.4/0.5=50kva;30kw电机需要消耗的功率=100/0.7/0.75=19.04kva。从而得出,负载一定的话,用大电机较费电,不划算。
yming
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26楼    2014-03-31 18:57:31
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
不能这么想像解答问题。
因为,电机线圈线径的选择就是按照对应的载流量来选的(电机厂家既不会随便选大、浪费材料;也不会选小,增加热损耗)。所以由导体产生的发热量应该是差不多的。
但是,电机定子中的阻抗是以铁损阻抗为主;并不是电阻阻抗。所以发热量你可以自己推断。(这和制造电机选用材料有关。一分钱一分货。)
按照你说的条件;大电机的电流要大许多。这是因为无功电流大了很多(因为前提是电压=Ue)。
电机铭牌上的功率因数是指在额定负载转矩时的有功电流和视在电流的比值cos φ。当电机空载时,功率因数近乎为零(毕竟还有一点机械损耗)。这时测得电流(视在电流)就是约等于无功电流 sin φ (也可以认为是额定励磁电流)。
电机的效率是指输出轴的机械转矩功率和输入电功率的比值。这和所有的系统定义的效率是一样的。
学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
yming
至圣

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28楼    2014-04-01 09:16:10
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
“是指大功率电机拖动同样负载相较于小功率电机的吗?”
对呀,你说的主题不就是这个吗?
我是说:“即功率大的电机发热小一些”这个推断是不可靠的。定子元件:线圈线径是按载流量选择的;而载流量是按发热量规范的。
不同的厂家、相同型号的电机用不同的材质制造的电机发热量是不一样的。
大电机即便发热量大,温度也不会高,因为体积大,散热快(风机流量也快)。
最简单的就是分别空载转固定时间,记录电度表数值。那就是答案。
学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
onlyma
侠客

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32楼    2014-04-01 14:10:05
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
quote:以下是引用禾好在2014-04-01 11:51:23的发言:
楼主,我看可以了吧。从昨天就想说两句。
你用个例的数据,已经掌握了分析和计算方法。我又给大家共享了共性的知识,其结果也会符合你在23楼的计算的。何苦呢,跟5楼和y斑这么没完没了呢。结果是,你对了,又有什么意义呢?
讨论的意义是得到更多的见解。不理解的,不理会不就完了吗。输赢不是目的啊。
我这回是弄错了,可我认为很有收获,很知足。


我已经弄明白了电流的问题,还更深入的了解了功率因数,这是我昨天的收获;可是电机发热量到底哪个大哪个小,还是迷茫了,因为 HUANGZE75说小电机发热量大, 但是Yming又说大电机发热量绝对值大,我不知道听谁的啊啊,所以想让大家说的更清楚点,我好理解啊。

再说了,我也没讨论输赢啊,好莫名其妙,我就是想把问题弄透了,从结果到原因,彻底弄明白而已。
jimsz
侠士

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39楼    2014-04-07 11:11:57
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
电机定子电流 = 转子电流 + 励磁电流。当然都是向量,不是普通的相加。负载一样的,应该转子电流是不变的。
而励磁电流反应的是主磁通的饱和度,这个与反电动势与频率的比值有关系。

反电动势 = 加压(380)-IR(也有向量关系,不是简单运算)。I 就是电子电流,R 就是定子绕组,就是平时用表可以量的,应该电机越大,阻值越小。但是这个 I 就不怎么好分析了,因为前后都有关系。

但工频的情况即:从电机的自然机械特性上看的话,其实,驱动相同的负载的话,大功率电机的速度应该是比小功率的要快。但是再快也不可能超过同步转速(如4极电机1500转)。所以从电机侧来看速度快的功率消耗比较多,即大功率的电机耗电多那么一点些

个人观点 ,欢迎讨论。
额,额呵 额呵 额呵
禾好
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50楼    2014-04-11 11:03:11
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
芳侠对技术严谨认真,在下很是钦佩!

您所遇到的问题,在下有些电气驱动专业的体会,不知可否触类旁通:
发热:我们通常指功率器件的损耗功率,也叫发热功率;
散热:我们通常指散热器所散发的功率,也叫散热功率;
温升:指的是一定发热功率下的散热能力,是散热器基板温度减去环境温度;
楼主例子中:大功率电机由于体积和重量大,相近比热容的情况下,导致的热容量较大。而大电机散热面积要大于例子中的小功率电机,散发同样功率的发热功率,温升要小于示例中的30kW电机。因此即使发热功率大,温升也会随重量而变得较小。

散热能力考量的是“热阻”,下面是摘自《GB8446.2 散热器热流热阻测试方法》的一些资讯。
一介书生
侠圣

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67楼    2014-09-04 21:03:53
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
--------哇哇,这个帖子好热闹,我也来凑一下热闹,娱乐一下
楼主的问题可以形象的比喻成一头驴(30Kw电机)一头骡子(100KW电机)给老板干同样的活(拉磨磨豆腐)
那个出汗多(发热量),那个费粮食(耗电流)
驴和骡子即便是不干活也要消耗粮食,而且骡子的饭量远大于驴的饭量(上电空载,30KW,和100kw电机空载电流就差好多)
干同样的活 拉磨驴出的汗比骡子多,
本身多少活选多大的牲口物尽气力 最大效率的使用 是有道理的
新手不耻于问!
老兵veteran
至圣

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精华帖:505
70楼    2014-09-15 22:02:02
精华帖  主题:回复:不同的电机功率拖动相同的负载,电机从电网取的电流,哪个大?哪个电机发热更大?
本主题之所以有争论,主要是定性分析多于定量分析。定量分析的难点在于轻载电机的功率因素及效率不能求得,只能测得,或者仿真得出。但仿真的准确性,则取决于电机模型的准确性。
正好,今天翻一本参考手册,真还讲到了一个“大马拉小车”的例子,如下面所示,感觉不错,分享一下。





天生不宜做胜利者,自来没有胜利的欲望,只是不甘失败,十分十分不甘心失败。木心
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