電機學課件(電力)CH22三相異步電動機的異常運行

本章主要內(nèi)容第一節(jié)三相異步電動機在非額定電壓下的運行第二節(jié)三相異步電動機在非額定頻率下的運行第三節(jié)三相異步電動機在不對稱電源電壓下運行第四節(jié)三相異步電動機電源缺相時的運行概述 ⑥小川文考弋江夕SICHUANUNIVERSITY異步電動機運行時，一般都滿足額定運行條件，但生產(chǎn)實際中也常會遇到一些非正常情況，如電源電壓不是額定電壓，電源頻率不是額定頻率，電動機帶單相負載，電源一相斷線，發(fā)生兩相短路或是單相對地短路等，都將使電動機處于非正常運行狀態(tài)，即異常運行狀態(tài)。22.1異步電動機在非額定電壓下的運行 |?異步電動機一般設(shè)計為額定電壓運行時，鐵心處于接近飽和狀態(tài)。如果電壓變化，鐵心飽和程度也改變，引起勵磁電流，功率因數(shù)和效率等變化。實際電壓與額定電壓之差不超過±5%對電動機運行是允許的，否則對電動機運行有較大影響。電動機轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，電源電壓降低，可能帶不動負載，引起電機發(fā)熱等。非額定電壓下運行需考慮：主磁通變化引起電機飽和程度的改變，對激磁電流，效率，功率因數(shù)等的影響。

1.電源電壓〈額定電壓異步電動機在輕載和重載情況下下列參數(shù)如何變化？主磁通，定子電流，勵磁電流，鐵耗，轉(zhuǎn)子電流，轉(zhuǎn)差率，定子漏抗，轉(zhuǎn)子漏抗，定子銅耗，轉(zhuǎn)子銅耗，效率，溫升1.電源電壓〈額XE電壓U\xE\=4.44fNk血電源電壓I-感應(yīng)電動勢I,主磁通I,勵磁電流I-鐵耗I。負載一定，主磁通I-轉(zhuǎn)差率T-轉(zhuǎn)子電流T,轉(zhuǎn)子漏抗T一轉(zhuǎn)子銅耗％

1.電源電壓〈額XE電壓輕載：轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子銅耗較小，定子電流勵磁分量起主要作用。電源電壓I-勵磁電流I一定子電流I一定子功率因數(shù)%同時，輕載時，鐵耗與銅耗里比起主要作用，電機效率隨鐵耗的減小而略有提FrJo結(jié)論：電動機輕載時，端電壓降低對電動機運行有利，它使電動機的功率因數(shù)和效率提高。所以，實際應(yīng)用中，可將正常運行時三角形聯(lián)接的定子繞組在輕載時改成星形聯(lián)接，以改善功率因數(shù)和效率。

1.電源電壓〈額XE電壓額定負載：轉(zhuǎn)子電流較大，端電壓降低時，轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流負載分量起主要作用，定子電流隨轉(zhuǎn)子電流增大而增大。轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)和定子功率因數(shù)降低。負載較大時，雖然由于磁通減小使鐵耗有所降低，但銅耗隨電流的平方增加，起主要作用，電機的效率也將隨銅耗的增加而減低。結(jié)論：重載時端電壓降低對電機運行不利。

1.電源電壓〈額XE電壓負載轉(zhuǎn)矩為額定，電壓降低使定、轉(zhuǎn)子電流大于額定值，引起繞組發(fā)熱，效率降低和功率因數(shù)變壞。規(guī)定：電動機在額定負載下運行時，電壓波動不能超過±5%額定電壓。電動機有低壓保護，電網(wǎng)電壓過低時，自動切除電機電源。

2.電源電壓>額定電壓實際電壓高于額定電壓時，主磁通將增加，由于磁路飽和程度增大，在磁通增加不多的情況下，勵磁電流大大增加，功率因數(shù)降低，鐵心損耗隨磁通增加而增加，效率下降，溫升提高。uT〉Un—或T”電機飽和程度T-imtt人T-cos“^,pFeT,T，〃1，溫升T此時，必須減小負載運行22.2異步電動機在非額定頻率下的運行大多數(shù)情況下，電網(wǎng)頻率都保持額定頻率，但有時由于發(fā)電量不足或電網(wǎng)發(fā)生故障，頻率可能會發(fā)生變化。如果頻率變化不超過額定值的±1%，對電動機運行不會造成嚴重影響。但如果頻率偏差太大，則會影響電動機的運行。22.2異步電動機在非額定頻率下的運行不考慮定子繞組漏阻抗壓降時，可認為u產(chǎn)E\=4.44工邛向落即U產(chǎn)，保持電源電壓不變，”產(chǎn)也就是說，主磁通與頻率成反比。頻率小于額定頻率時下列參數(shù)如何變化？主磁通，定子電流，勵磁電流，鐵耗，轉(zhuǎn)子電流，轉(zhuǎn)差率，定子漏抗，轉(zhuǎn)子漏抗，定子銅耗，轉(zhuǎn)子銅耗，效率,溫升頻率小于額定頻率時則叫“29上1而。產(chǎn)品必制TPFe若運行在原相同S下，則〃1J一〃J=(Ls)〃iJ,轉(zhuǎn)子%2』=2幾雙上［= f2 ，Pcu2/#+jx2JS（不變）J2

頻率小于額定頻率時??(；iT="+-i2tATfPcu\個，Pcu2個，</>mPFe，另小為T-11，&力2J st +TK個二"max另小為T-11，&力2J st +TK個二"max±vm1一下頻率小于額定頻率時主磁通增大，鐵心飽和程度增加，勵磁電流增大很快，定子電流也增大，鐵耗和銅耗均增大，引起功率因數(shù)和效率降低。同時，電動機轉(zhuǎn)速下降，使電機通風冷卻條件變差，溫升提高。結(jié)論：電動機必須減小負載，使電機在輕載下運行,防止電機過熱。

頻率高于額定頻率時不考慮定子繞組漏抗壓降，有5=4.44/N（心，U產(chǎn)血U{=UN=const,念與頻率成反比電網(wǎng)頻率高于額定頻率，主磁通1,勵磁電流I,定子電流I,轉(zhuǎn)速T,對電動機功率因數(shù)，效率和通風冷卻有改善，對電機運行有利。223異步電動機在不對稱電源電壓下運行?分析方法：對稱分量法。?只需分解為正序和負序分量，由于異步電動機定子繞組為星形無中線或三角形接法，所以電機內(nèi)不存在零序電壓、零序電流和零序磁通。223異步電動機在不對稱電源電壓下運行對稱的正序電流產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁動勢廠+，以同步轉(zhuǎn)速正向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組切割此磁動勢，產(chǎn)生正序感生電流，正序轉(zhuǎn)子電流與正向旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩7+,此時，正序系統(tǒng)的轉(zhuǎn)差率為：n}-ns s 1+"1因為負序磁場反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為-々，所以負序電流的轉(zhuǎn)差率為：-n}-nn.+n2nln}-n.~-nxnxnxnx223異步電動機在不對稱電源電壓下運行在負序等效電路中，經(jīng)折算后轉(zhuǎn)子等效電阻為So由于負序阻抗較小，將產(chǎn)生較大的負序電流，從而使不對稱運行的銅耗增加，效率降低，并可能引起電機過熱。另外，負序轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩,將使電機出力減小?？梢?，電動機在不對稱情況下運行時，性能變差，實際運行時，不允許電動機三相電流出現(xiàn)嚴重的不對稱。22.4異步電動機電源缺相時的運行三相異步電動機電源缺相或定子繞組斷相會給電機運行帶來不利的影響，嚴重時會燒壞電機。三相異步電動機正常運行時，由三相交流電源通入三相對稱繞組產(chǎn)生三相平衡電流，產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，當三相電源中缺少一相或三相繞組中任何一相斷開，稱為三相異步電機的斷相運行或缺相故障。22.4異步電動機電源缺相時的運行工相運行是不對稱運行的極端情況，由于負序分量的存在使