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电机导电系统中供电电源与电机性能的关系分析

简单地理解,电机可以分为电气部分和机械部分,电气部分的作用在于产生磁场和电流,并在磁场和电流相互作用下,获得一个驱动(电动机)或阻止(发电机)转子转动的力矩,从而实现电能和机械能间的相互转换(机电能量转换)。
电动机和发电机结构并没有区别,仅仅是电能和机械能间能量传递的方向不同。以下仅讨论电动机的导电系统,其主要构成包括供电电源、连接部分、绕组及绝缘。
 
电源是电机获取电能的来源,不同性能的电机对于供电电源的要求不同,如不同的供电电压、不同的电源频率以及不同的相数等。比较常见的三相低压电机,国内销售和使用的电机,额定电压大多为380V,及380/660V双电压;高压电机的额定电压等级一般为6kV与10kV两种。而出口电机的电压等级则因国家或所处地理位置的不同,存在较大的差异性。比较常见的出口电机额定电压包括400V、420V、440V、3.3kV、6.6kV和11kV等。
为确保电机正常运行,电源电压值的上下偏差及三相电压的三相对称度必须控制在一定范围内。通常,电机的供电电压上下偏差不允许超过10%,电压不平度不能超过5%。
 
高压电机和低压电机的优势比较
电压和电流是决定电机功率的两大要素。对于低压大功率电机,为了实现更大的功率输出,就必须有足够大的电流才能弥补额定电压过低的缺陷,相应地载流导体截面较大、需开较大的铁芯槽。而高压电机的额定电压高,可有效减小额定电流,载流导体截面比低压大功率电机小得多,但导线和线圈的绝缘层要厚一些,同时要采取放电晕措施。如何抉择,主要取决于实际运行条件或供电设施。
从供电源的设备配置分析,高压电源的配电设备要比低压电源少,对应的线路损耗也相对少,显然也是一种比较直接和经济的选择。但是,高压电机的绕组制作工艺复杂,对应的绕组绝缘成本也较高,特别是对于生产环境和使用环境的要求也相对严苛。
 
变频电源和变频器的区别
工频电源为工频电机供电,而变频电机则需要匹配变频电源,或通过变频器供电,变频电源与变频器还是有区别的。
变频电源的整个电路,由交流—直流—交流—滤波等部分构成,输出的电压和电流波形均为纯正的正弦波,非常接近理想的交流供电电源,可以输出世界任何国家的电网电压和频率。而变频器,则是由交流—直流—交流调制波等电路构成的,其输出电压的波形为脉冲方波,且谐波成分较多,电压和频率同时按比例变化,不可分别调整,不符合交流电源的要求,变频器标准叫法应为变频调速器。原则上不能做供电电源使用,一般仅用于电机的变频调速。
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