多功率电机的设计及性能分析

吴 冰，左继红

(湖南铁道职业技术学院，株洲 412001)

0 引 言

在油田机械采油所用的抽油机一般都工作在负荷呈周期性变化的情况下, 轻载状态占一个工作周期的一半。对于电机这类感性负载，将造成其在轻载状态下的无功损耗大，从而造成电能的大量浪费[1]。

上述问题的实质是单一功率的电机无法适应负载变化的工作情况，带来电机运行效率低、电能损耗大、资源浪费等问题。为此，本文采用多功率电机来解决这一问题。

多功率电机的设计目的在于解决目前的异步电机只能稳定运行于一种额定负载的问题，实现一台异步电机能够在多种额定负载情况下稳定运行的设计目的[2-5]。

1 多功率电机的设计思想

首先，根据客户提供的100%负载情况下的功率P、转速n、起动转矩Tst等性能指标，完成高功率档的电磁设计，并绘制出负载变化情况下的效率-功率因数曲线(从100%负载率到空载整个变化过程)。

由效率-功率因数曲线可知, 随着负载功率的降低, 效率和功率因数也不同程度地下降，尤其在75%负载率后，出现大幅度的下降, 这就意味着电机开始进入非经济运行区。因此，我们在70%～75%负载率区域内，选取第一个功率切换点，把该功率作为中功率档的额定功率值。由于在75%负载率后，效率和功率因数下降得非常快，因此我们在中功率档的基础上，在其75%～85%负载率区域内，选取第二个功率切换点，把该功率作为低功率档的额定功率值。举个例子，如果电机的最高额定功率为75 kW，那么我们可以选取55 kW作为其中功率档，选取45 kW作为其低功率档。……