電機(jī)的額定電壓是設(shè)計(jì)時(shí)確定的正常工作電壓，實(shí)際運(yùn)行電壓與額定電壓的偏差會(huì)直接影響電機(jī)的性能、效率、壽命及安全性。以下是電壓高低對(duì)電機(jī)的具體影響及應(yīng)對(duì)措施：

電壓過高的影響

1.電氣性能惡化

磁飽和與鐵損增加：電壓升高導(dǎo)致鐵芯磁通密度增大，鐵損（渦流損耗+磁滯損耗）顯著上升，鐵芯發(fā)熱加劇。

絕緣老化加速：過高的電壓可能超過絕緣耐壓極限（如B級(jí)絕緣130℃），導(dǎo)致局部放電或擊穿，縮短絕緣壽命。

公式：鐵損

P_{\text{Fe}}\proptoV^2，電壓升高10%，鐵損增加約21%。

2.機(jī)械問題

轉(zhuǎn)速升高：電壓升高導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速可能超過額定值，引發(fā)機(jī)械振動(dòng)或聯(lián)軸器損壞。

噪音增大：磁飽和導(dǎo)致磁場(chǎng)畸變，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)增加，產(chǎn)生額外噪音。

3.典型場(chǎng)景

電壓偏差＞+10%：長(zhǎng)期運(yùn)行可能燒毀繞組，尤其對(duì)自冷式電機(jī)溫升影響顯著。

電壓過低的影響

啟動(dòng)與運(yùn)行困難

啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩

T_{\text{start}}\proptoV^2，電壓降低時(shí)可能無法帶動(dòng)負(fù)載（如電壓降10%，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩降至81%）。

堵轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)：電壓過低時(shí)電流增大（I\proptoV^2/(R+X)），但轉(zhuǎn)矩不足導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)，繞組過熱。

效率與溫升惡化

效率下降：電壓低時(shí)電機(jī)需更大的電流補(bǔ)償功率，銅損

P_{\text{Cu}}=I^2R

顯著增加，效率降低。

溫升升高：盡管總損耗可能變化復(fù)雜，但實(shí)際運(yùn)行中低電壓常導(dǎo)致繞組溫升超標(biāo)（如電壓降10%，溫升可能增加20%~30%）。

公式：輸出功率

P_{\text{out}}\proptoV^2，電壓降低時(shí)輸出功率下降，轉(zhuǎn)而依賴電流補(bǔ)償，導(dǎo)致銅損激增。

典型場(chǎng)景

電壓偏差＞-10%：電機(jī)運(yùn)行無力，頻繁過熱保護(hù)；電壓偏差＞-20%可能無法啟動(dòng)。

標(biāo)準(zhǔn)允許電壓偏差允許頻率偏差

IEC60034-1±5%（短時(shí)）至±10%（長(zhǎng)時(shí)）±2%

NEMAMG1±10%±5%

應(yīng)對(duì)措施

電壓過高

安裝穩(wěn)壓裝置：如變壓器分接頭調(diào)節(jié)、有載調(diào)壓開關(guān)。

加強(qiáng)絕緣監(jiān)測(cè)：定期檢測(cè)繞組絕緣電阻（正常值＞1MΩ），避免擊穿。

降低負(fù)載：避免電機(jī)超速運(yùn)行。

電壓過低

補(bǔ)償無功功率：使用電容器組或靜止無功補(bǔ)償器（SVG）提升功率因數(shù)。

調(diào)整電機(jī)容量：更換為低電壓適用電機(jī)，或采用降壓?jiǎn)?dòng)（如星三角、軟啟動(dòng)）。

檢查供電系統(tǒng)：排除線路壓降問題（如增大線徑、縮短供電距離）。

特殊電機(jī)類型的影響

變頻電機(jī)：

對(duì)電壓波動(dòng)更敏感，需嚴(yán)格匹配變頻器輸出電壓（如±5%）。

高頻諧波可能疊加電壓尖峰，需額外保護(hù)。

高壓電機(jī)（≥1kV）：

電壓偏差需控制在±5%以內(nèi)，否則絕緣壽命大幅縮短。

長(zhǎng)距離輸電需考慮線路阻抗匹配。

例：某工廠380V電機(jī)長(zhǎng)期在350V（-8%）運(yùn)行，溫升超標(biāo)導(dǎo)致絕緣老化，1年內(nèi)燒毀3臺(tái)電機(jī)。

例：光伏系統(tǒng)在弱光時(shí)輸出電壓降至300V，導(dǎo)致380V電機(jī)無法啟動(dòng)，需加裝升壓變壓器。

電壓過高：加速絕緣老化、鐵損增加、機(jī)械振動(dòng)，需穩(wěn)壓和加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

電