電機浪涌電流為何這么高？
盡管人們普遍理解這一事實(shí)，但這一事實(shí)似乎與常識相悖：運動(dòng)速度越慢（隨著(zhù)時(shí)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(guān)的常用公式也指出：
功率 = 扭矩 ( au) imes RPM
這個(gè)等式似乎也將低 RPM 與低功耗關(guān)聯(lián)起來(lái)。
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實(shí)原因。
電機線(xiàn)圈阻抗
在任何電機中，一個(gè)部件都會(huì )移動(dòng)，而另一個(gè)部件則保持靜止。在大多數電機中，這意味著(zhù)中心軸是轉子（旋轉），而外殼保持靜止（定子）。在許多無(wú)刷電機中情況并非如此，因為外部會(huì )旋轉；不過(guò)，本文將主要討論感應電機。
構成定子繞組的線(xiàn)圈纏繞在鐵磁極上。這會(huì )產(chǎn)生一個(gè) RL 電路，其中有一些是導線(xiàn)本身的電阻，還有線(xiàn)圈形成的自然感應。當電壓施加到導線(xiàn)上時(shí)，磁場(chǎng)作用于鐵磁金屬并產(chǎn)生電抗（阻礙電流流動(dòng)）。
圖 2.定子繞組圍繞鐵極的三相電動(dòng)機。
這里，我有一個(gè)電機，接線(xiàn)為三相 480 V 輸入，T 型引線(xiàn)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(shí) 1.5 A。這相當于總阻抗為 320 Ω，遠高于線(xiàn)圈本身的 16.5 Ω 電阻。
這種額外的阻力是由于電動(dòng)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(diǎn)引起，那么停止和運行的電機之間就沒(méi)有區別了。隨著(zhù)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(xiàn)之間電機繞組的電阻
圖 3.測量 T 型引線(xiàn)之間的電機繞組電阻，配置為 480 V。
反向電壓或反電動(dòng)勢
當電機全速運轉時(shí)，電感器上會(huì )施加負載，導致電感器消耗能量來(lái)反轉轉子鐵芯層壓層的極性。換句話(huà)說(shuō)，它必須消耗更多的能量來(lái)同時(shí)旋轉軸和極化金屬。
負載效應也可以用小型直流電機來(lái)演示：在保持導線(xiàn)斷開(kāi)（無(wú)負載）的情況下旋轉軸，它就會(huì )輕松旋轉。在導線(xiàn)上連接一個(gè)燈泡或電阻器，軸的旋轉就會(huì )變得更加困難。當磁場(chǎng)產(chǎn)生能量并將其轉化為光、熱或運動(dòng)時(shí)，它會(huì )產(chǎn)生巨大的阻力。
在感應電動(dòng)機中，該反電動(dòng)勢 (EMF) 提供了足夠的阻力，可將電流從極高的啟動(dòng)值降至全速時(shí)的標稱(chēng)“滿(mǎn)載”安培。
另一個(gè)常見(jiàn)的類(lèi)比是觀(guān)察變壓器在空載和滿(mǎn)載條件下的效果。當沒(méi)有連接負載時(shí)，幾乎不需要用力就能使鐵芯極化，電源電流會(huì )很高。當連接可變負載并緩慢增加時(shí)，負載電流會(huì )下降，電源電流也會(huì )下降。
圖 4.變壓器類(lèi)比電機負載效應。
個(gè)問(wèn)題：空載電機是否應該具有更高的電流？
如果增加負載確實(shí)會(huì )增加反電動(dòng)勢，那么斷開(kāi)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(lái)移動(dòng)負載時(shí)，這被稱(chēng)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(dòng)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(huì )較低。
因此，空載電機的電流會(huì )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(huì )降低，因為較重的負載會(huì )產(chǎn)生反電動(dòng)勢。
然而，在這兩種情況下，通�？蛰d電機消耗的電流比負載下的同一電機要少。
第二個(gè)問(wèn)題：高電流是由于加速度還是僅僅是 RPM 引起的？
在物理運動(dòng)學(xué)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(méi)有加速（或恒定運動(dòng)），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(shí)的短暫時(shí)刻才會(huì )是高浪涌電流期。
然而，任何處理過(guò)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(huì )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(huì )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
大多數情況下，這種高啟動(dòng)電流是預料之中的，也是正常的。許多電機啟動(dòng)裝置都有斷路器曲線(xiàn)，允許短時(shí)間內產(chǎn)生高電流，同時(shí)消耗在電機和負載上。
修復故障電機是一個(gè)耗時(shí)且昂貴的過(guò)程。了解這些高電流情況發(fā)生的方式、時(shí)間和原因有助于降低這些常見(jiàn)問(wèn)題的成本和危害。 |
