電機浪涌電流為何這么高？
盡管人們普遍理解這一事實，但這一事實似乎與常識相悖：運動速度越慢（隨著時間的推移完成的工作越少），消耗的能量就越少，因此功耗就越低。固定電壓源的功率越低，電流消耗就越低。甚至與扭矩、功率和 RPM 相關的常用公式也指出：
功率 = 扭矩 ( au) imes RPM
這個等式似乎也將低 RPM 與低功耗關聯(lián)起來。
使用這些基礎物理方程，似乎很難證明浪涌電流為何如此之高這一明顯可測量的現(xiàn)實原因。
電機線圈阻抗
在任何電機中，一個部件都會移動，而另一個部件則保持靜止。在大多數(shù)電機中，這意味著中心軸是轉子（旋轉），而外殼保持靜止（定子）。在許多無刷電機中情況并非如此，因為外部會旋轉；不過，本文將主要討論感應電機。
構成定子繞組的線圈纏繞在鐵磁極上。這會產(chǎn)生一個 RL 電路，其中有一些是導線本身的電阻，還有線圈形成的自然感應。當電壓施加到導線上時，磁場作用于鐵磁金屬并產(chǎn)生電抗（阻礙電流流動）。
圖 2.定子繞組圍繞鐵極的三相電動機。
這里，我有一個電機，接線為三相 480 V 輸入，T 型引線之間測量到 16.5 Ω 的電阻。此 ? HP 電機的 FLA（安培）額定值為 480 V 時 1.5 A。這相當于總阻抗為 320 Ω，遠高于線圈本身的 16.5 Ω 電阻。
這種額外的阻力是由于電動機的感抗（包括定子和轉子）造成的。
我們怎么知道的？如果阻抗僅由定子的繞組和極點引起，那么停止和運行的電機之間就沒有區(qū)別了。隨著電機加速，電阻（和電抗）增加，因此電流相反地減少。
測量 480 伏 T 型引線之間電機繞組的電阻
圖 3.測量 T 型引線之間的電機繞組電阻，配置為 480 V。
反向電壓或反電動勢
當電機全速運轉時，電感器上會施加負載，導致電感器消耗能量來反轉轉子鐵芯層壓層的極性。換句話說，它必須消耗更多的能量來同時旋轉軸和極化金屬。
負載效應也可以用小型直流電機來演示：在保持導線斷開（無負載）的情況下旋轉軸，它就會輕松旋轉。在導線上連接一個燈泡或電阻器，軸的旋轉就會變得更加困難。當磁場產(chǎn)生能量并將其轉化為光、熱或運動時，它會產(chǎn)生巨大的阻力。
在感應電動機中，該反電動勢 (EMF) 提供了足夠的阻力，可將電流從極高的啟動值降至全速時的標稱“滿載”安培。
另一個常見的類比是觀察變壓器在空載和滿載條件下的效果。當沒有連接負載時，幾乎不需要用力就能使鐵芯極化，電源電流會很高。當連接可變負載并緩慢增加時，負載電流會下降，電源電流也會下降。
圖 4.變壓器類比電機負載效應。
個問題：空載電機是否應該具有更高的電流？
如果增加負載確實會增加反電動勢，那么斷開負載的自由旋轉電機是否應該具有更高的電流，并且可能燒斷電源保險絲和斷路器？
當消耗能量來移動負載時，這被稱為功率。如果電機空載，產(chǎn)生的功率就很小。轉子肯定有反電動勢，但電機的功率要求要低得多。由于功率等于：
[電壓 乘以電流 ]
...并且主電源的電壓保持相對不變，電流就會較低。
因此，空載電機的電流會降低，因為電機所需和產(chǎn)生的功率較低。負載電機的電流會降低，因為較重的負載會產(chǎn)生反電動勢。
然而，在這兩種情況下，通常空載電機消耗的電流比負載下的同一電機要少。
第二個問題：高電流是由于加速度還是僅僅是 RPM 引起的？
在物理運動學課程中，常用方程式如下：
[力 = 質(zhì)量 乘以加速度 ]
...或者...
[F = M 乘以 A]
如果沒有加速（或恒定運動），則不需要額外的力，因此應盡量減少功率。因此，如果電機停止，電流應該很小。只有電機加速時的短暫時刻才會是高浪涌電流期。
然而，任何處理過堵轉電機（或轉子鎖定）電流的電工都知道，停止的電機仍然會消耗大量電流并導致故障。這證明，雖然加速需要更多功率并會增加電流，但轉子的速度（而不是加速度）對電流消耗的影響必須很大。
電機電流故障
大多數(shù)情況下，這種高啟動電流是預料之中的，也是正常的。許多電機啟動裝置都有斷路器曲線，允許短時間內(nèi)產(chǎn)生高電流，同時消耗在電機和負載上。
修復故障電機是一個耗時且昂貴的過程。了解這些高電流情況發(fā)生的方式、時間和原因有助于降低這些常見問題的成本和危害。 |
