● 【参 考 文 献 】
［ １］ 陈伯时．电力拖动自动控制系统，上海工业大学主编，机械工业出版社，２００５ 年 ９ 月． ［ ２］ 张家生．电机原理与拖动基础， 北京邮电大学出版社， ２００６ 年 ２ 月 １ 日． ［ ３］ 胡立峰．自动扶梯原理设计与维修， 机械工业出版社， １９９６－ １２－ １．
图７
６．怎样控制电机效率？
通过上面的分析， 可以看出来， 提高电机运行效率的唯一方法就 是， 提供给电机的电能与电机输出轴所带负荷所需的能量达到比较好 的匹配。要做到这样， 最好的办法就是使电机的尺寸和被驱动的负载 相匹配， 也就是让电机驱动图 １ 中效率曲线上端最平坦部分的负载 （ 大于 ７５％满载率的负载） 。然而， 在很多实际应用中这是不可行的。在 很多情况下， 被驱动的负载有很大的变化范围， 电机必须按最大负载 情况制作。在一些情况下， 电机在运行时间内多半时间运行在小于 ２０％满载率（ 例如大型自动扶梯， 超过 ９０％的运行时间都如此） 。我们 选取电机时， 都是按运行中最大负载情况选取的， 不可能由于电机大 部分时间运行于小的负载下而选取小的电机， 让它部分时间运行于超 载状态。所以， 在轻载时要提高效率， 就要减少供给电机的电能， 使供 给的电能和负载所需的电能相匹配。
在交流电机中， 有 ５ 个导致电能损耗的因素： 摩擦损耗， 空气阻 力， 噪音损耗， 铜损和铁损。前三个是机械损耗， 对一个电机来说是不 变的常量， 一般只占总损耗的一小部分。铜损主要是绕组中电能转化 为热量的能量损失， 与负载的大小相关。铁损是由于转子铁芯和定子 铁 芯 的 涡 流 与 磁 滞 现 象 的 影 响 而 导 致 的 能 量 损 失 。当 铁 损 和 铜 损 相 等 的 时 候 ， 电 机 运 行 于 最 高 效 率 之 下 ， 电 机 的 负 载 达 到 ７５％到 ９０％时 ， 铁损和铜损才相等。随着负载的增加， 铜损也在增加， 并逐渐占主导地 位。当负载很低时， 铁损增加并占主导地位， 代表了大部分的能量损 失。通过在小负载时降低电压， 我们就能够减小磁通， 从而减小铁损， 使铁损接近于铜损， 。这将减少供给电机的总电能， 但由于提供给负载 的能量不变， 我们因此提高了电机的效率。同时， 通过减少磁通， 相当 于减少了电机的电感元件， 功率因数也就相应提高。
斜线区域的组合。 有 功 功 率 是 单 位 时 间 内 电 机 执 行 工 作 的 能 力 。由 于 电 路 中 负 载 的
电感性， 由电路中电压和电流产生的视在功率等于或大于有功功率， 无 功 功 率 是 在 电 流 的 每 次 换 向 周 期 内 反 馈 回 电 源 的 蓄 能 。功 率 因 数 可 表达为： Ｐ ／Ｓ
３．电机的功率有三种表述 有功功率（ Ｐ） ， 测量单位是瓦特（ Ｗ） ， 可认为是图 ２ 和图 ３ 中左斜
线部分的阴影区域。 无功功率（ Ｑ） ， 测量单位是无功伏安， 简称乏（ ＶＡｒ） ， 可认为是图 ３
中右斜线部分的阴影区域。 视 在 功 率 （ Ｓ） ， 测 量 单 位 是 伏 安 （ ＶＡ） ， 可 认 为 是 图 中 左 斜 线 和 右
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４．即有功功率与视在功率的比值。 忽略前面的正弦曲线波形（ 图 ２ 和 图 ３） ， Ｐ、Ｑ 和 Ｓ 的 关 系 可 以 用
坐标中三角形的向量关系表示：
图４
图１ ２．关于功率因数 在一个纯阻抗的电路中， 电压和电流的波形是同相位的， 两者在 每个周期内同一瞬时同时改变极性。
图２ 当电抗元件存在时例如电容器或电感线圈（ 交流感应电机） ， 由于 这些元件能够蓄能， 储存在电抗元件中的能量导致电流和电压波形在 时间上的不同。在电感电路中， 电流滞后于电压。由于储存的能量被电 感释放后返回到供电电源（ 也就是电力公司） ， 这些能量不能对负载做 功， 因此要拖动同样的负载， 低功率因数的电机比高功率因数的电机 需要更大的电流， 也就是说需要更大的输入电能。在图 ３ 中， 左斜线区 域代表电流是在做有用功的时间区间， 右斜线代表储存在电感中并且 返回电源的电流时间区间。
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２００８ 年 第 ２８ 期
影响电机效率的因素及现实中提高电机效率的方法浅析
呼朝 （ 宁夏质量安全技术检验所 宁夏 银川 ７５０００１）
【摘 要】在能源日趋紧张的情况下， 如何提高效率， 节约能源逐渐成了社会普遍关心的问题。电动机， 这个人人都知道的词， 揭示了它适用 范围之广， 数量之大。我就结合工作中的实践， 从电动机的基本工作原理、输入与输出能量的关系， 分析如何提高电动机工作效率， 节省能源。
有功功率， 就需要消耗掉 ５ＫＶＡ 的视在功率
（ １ＫＷ＝５ＫＶＡ×０．２） 。
５．功率因数和效率如何关联？
虽然功率因数和效率没有直接的关联
（ 就是说没有数学公式去解答功率因数和效
率之间的关系） ， 但它们之间有着物理上的关
联， 我们用滑差率和转矩来解释这个关联。在
交流电机中， 电力被输入到定子线圈中产生 磁场。
图 ５ 定子
当定子磁场旋转的时， 它在转子中感应出电流和交变的磁场， 定
子磁场和转子磁场相互作用。转子磁场试图跟随定子磁场旋转， 这样
转子在转子磁场的带动下开始跟着定子磁场旋转。如果转子空载， 转
子将最终跟上定子的旋转速度与定子磁场
同步旋转。
然而， 由于转子有质量以及电机内部的
其它损耗（ 摩擦阻力， 空气阻力等等）， 转子
数， 我们就能间接地控制电机的效率。
７．如何降低电机的端电压？
我们参考的交流电压值， 实际上是有效值， 可以认为这个值和同 电压的直流电所提供的电力相当， 也就是说等同于同电压的直流电。 交流电压是正弦函数， 电压在正负最大值之间交替变换。当电压是完 全的正弦曲线波时 有 效 值 大 约 等 于 ７０％的 峰 值 电 压 （ 即 峰 值 的 平 方 根） 。
【参 考 文 献 】 ［ １］ Ｄｅｌｌ Ｚｈａｎｇ， Ｗｅｅ Ｓｕｎ Ｌｅｅ． Ｑｕｅｓｔｉｏｎ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅｓ． ［ ２］ 朱 克 斌 ， 唐 菁 ， 杨 炳 儒．ＷＥＢ 文 本 挖 掘 系 统 及 聚 类 分 析 算 法 ． 计 算 机 工 程 第 ３０ 卷第 １３ 期． ２００４．７． ［ ３］ 吴平博，陈群秀，马亮．基于特征串的大规模中文网页快速去重算法研究．中文 信息学报 第 １７ 卷第 ２ 期． ［ ４］ Ｇｉｕｓｅｐｐｅ Ａｎｔｏｎｉｏ Ｄｉ ＬｕｃｃａＯ， Ｍａｓｓｉｒｎｉｌｉａｎｏ Ｄｉ Ｐｅｎｔａ， Ａｎｎａ Ｒｉｔａ ＦａｓｏｌｉｎｏＯ． Ａｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｉｄｅｎｔｉｆｙ Ｄｕｐｌｉｃａｔｅｄ Ｗｅｂ Ｐａｇｅｓ．
图３
即 Ｓ２ ＝ Ｐ２ ＋ Ｑ２
如果 φ是电压和电流之间的相位角（ 即电流滞后电压的相位角） ，
那么功率因数等于｜ ｃｏｓφ｜， 并且： Ｐ ＝ Ｓ×｜ ｃｏｓ φ｜
明显地， 功率因数在 ０ 到 １ 之间的范围内。当功率因数等于 ０ 时，
电机中只有无功功率， 电感中的蓄能全部返回到电源。当功率因数等
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（ 上接第 ４１１ 页） 统的效率， 可以采用多机联合的方式， 一台机器负责 特征串抽取， 一台机器负责建立特征串索引。两个功能模块并行执行， 可以提高系统效率。此外， 还可以将建立特征串索引的工作也分给一 个机群来完成， 将进一步提高系统效率。
如果要进一步提高召回率和准确率， 需要利用上网页文本更多的 内容和结构特征， 乃至内容信息特征。比如， 除了网页文本的段落数， “句子”数， 字数之外， 还可以将网页文本中各段落的句子数和字数作为 数组抽取出来， 这也是网页文本的一种结构特征。当然， 更多的文本特 征意味着系统要消耗更多的时间来进行特征的抽取和比较。但是随着 硬件的发展， 人们必然对系统的召回率和准确率提出更高的要求。科
于 １ 时， 电源供应的电能全部被负载消耗。例如， 在功率因数是 １ 的时
候 要 得 到 １ＫＷ 的 有 功 功 率 ， 就 需 要 电 源 输 入 １ＫＶＡ 的 视 在 功 率
（ １ＫＶＡ＝１ＫＶ×１） 。在低功率因数值下， 要得到同样的有功功率， 就要电
源提供更多的视在功率。要在功率因数为 ０．２ 的情况下 得 到 １ＫＷ 的
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产生的转矩也就越大。在一个空载电机上滑差很小， 产生的转矩也就 很小， 电机仅仅做很少的有用功， 电机的效率就很低。在一个重载电机 上， 滑差率就高（ 典型值大约是 ５％） ， 输入的电能绝大部分被用于拖动 负载， 电机以很高的效率运行。至于功率因数， 空载的电机就像空载的 变压器一样， 几乎没有阻抗从次级绕组（ 转子） 反应到初级绕组（ 定 子） ， 因而电力线被看作是电抗负载， 功率因数可以低至 ０．１（ １０％） 。当 电机加载时， 增加的阻力就从转子的轴反映到定子上， 功率因数也随 之增大。我们可以把功率因数作为衡量负荷大小（ 即负荷率） 和电机运 行效率的指标。
【关键词】电机； 效率； 提高
１．什么是电机的效率 理想情况下， 交流工业电机应该运行于 １００％的效率下， 换句话
说， 每千瓦的电能都能够全部转化为输出轴上的有用功。然而在我们 生活的真实世界里， 这是不可能的。仅仅是占输入电能的一个百分比 能够被转化为有用功， 这个百分比对同一台电机来说也是根据负载情 况 不 断 变 化 的 。而 效 率 就 是 电 机 输 出 轴 上 输 出 的 功 与 提 供 给 电 机 的 总 的电能的比值。
效率＝输出的有用功／总的电能输入 大 部 分 交 流 电 机 在 满 负 载 时 效 率 在 ７５％ 左 右 ， 负 荷 大 约 在 ２５％ 到 ７５％时， 效率就有所下降。当负载率低于 ２５％时， 电机的效率就开始显 著地下降， 低的效率导致能源的很大浪费。电机功率越大， 效率曲线越 平直， 在效率开始下降前有更低的负载率。反之， 电机越小， 就越容易 在 更 高 的 负 载 率 时 就 出 现 效 率 很 快 下 降 。典 型 的 交 流 电 机 效 率 曲 线 如 下图：