電機(jī)學(xué)課件(電力)CH22三相異步電動(dòng)機(jī)的異常運(yùn)行

本章主要內(nèi)容第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)在非額定電壓下的運(yùn)行第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)在非額定頻率下的運(yùn)行第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)在不對(duì)稱(chēng)電源電壓下運(yùn)行第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)電源缺相時(shí)的運(yùn)行概述 ⑥小川文考弋江夕SICHUANUNIVERSITY異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，一般都滿(mǎn)足額定運(yùn)行條件，但生產(chǎn)實(shí)際中也常會(huì)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(dòng)機(jī)帶單相負(fù)載，電源一相斷線(xiàn)，發(fā)生兩相短路或是單相對(duì)地短路等，都將使電動(dòng)機(jī)處于非正常運(yùn)行狀態(tài)，即異常運(yùn)行狀態(tài)。22.1異步電動(dòng)機(jī)在非額定電壓下的運(yùn)行 |?異步電動(dòng)機(jī)一般設(shè)計(jì)為額定電壓運(yùn)行時(shí)，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(lì)磁電流，功率因數(shù)和效率等變化。實(shí)際電壓與額定電壓之差不超過(guò)±5%對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是允許的，否則對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有較大影響。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，電源電壓降低，可能帶不動(dòng)負(fù)載，引起電機(jī)發(fā)熱等。非額定電壓下運(yùn)行需考慮：主磁通變化引起電機(jī)飽和程度的改變，對(duì)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(dòng)機(jī)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(lì)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(dòng)勢(shì)I,主磁通I,勵(lì)磁電流I-鐵耗I。負(fù)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(lì)磁分量起主要作用。電源電壓I-勵(lì)磁電流I一定子電流I一定子功率因數(shù)%同時(shí)，輕載時(shí)，鐵耗與銅耗里比起主要作用，電機(jī)效率隨鐵耗的減小而略有提FrJo結(jié)論：電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)，端電壓降低對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有利，它使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率提高。所以，實(shí)際應(yīng)用中，可將正常運(yùn)行時(shí)三角形聯(lián)接的定子繞組在輕載時(shí)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(fù)載：轉(zhuǎn)子電流較大，端電壓降低時(shí)，轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流負(fù)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(fù)載較大時(shí)，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(jī)的效率也將隨銅耗的增加而減低。結(jié)論：重載時(shí)端電壓降低對(duì)電機(jī)運(yùn)行不利。

1.電源電壓〈額XE電壓負(fù)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(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，電壓波動(dòng)不能超過(guò)±5%額定電壓。電動(dòng)機(jī)有低壓保護(hù)，電網(wǎng)電壓過(guò)低時(shí)，自動(dòng)切除電機(jī)電源。

2.電源電壓>額定電壓實(shí)際電壓高于額定電壓時(shí)，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(lì)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(jī)飽和程度T-imtt人T-cos“^,pFeT,T，〃1，溫升T此時(shí)，必須減小負(fù)載運(yùn)行22.2異步電動(dòng)機(jī)在非額定頻率下的運(yùn)行大多數(shù)情況下，電網(wǎng)頻率都保持額定頻率，但有時(shí)由于發(fā)電量不足或電網(wǎng)發(fā)生故障，頻率可能會(huì)發(fā)生變化。如果頻率變化不超過(guò)額定值的±1%，對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行不會(huì)造成嚴(yán)重影響。但如果頻率偏差太大，則會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。22.2異步電動(dòng)機(jī)在非額定頻率下的運(yùn)行不考慮定子繞組漏阻抗壓降時(shí)，可認(rèn)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(shuō)，主磁通與頻率成反比。頻率小于額定頻率時(shí)下列參數(shù)如何變化？主磁通，定子電流，勵(lì)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(shí)則叫“29上1而。產(chǎn)品必制TPFe若運(yùn)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(shí)??(；iT="+-i2tATfPcu\個(gè)，Pcu2個(gè)，</>mPFe，另小為T(mén)-11，&力2J st +TK個(gè)二"max另小為T(mén)-11，&力2J st +TK個(gè)二"max±vm1一下頻率小于額定頻率時(shí)主磁通增大，鐵心飽和程度增加，勵(lì)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(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，使電機(jī)通風(fēng)冷卻條件變差，溫升提高。結(jié)論：電動(dòng)機(jī)必須減小負(fù)載，使電機(jī)在輕載下運(yùn)行,防止電機(jī)過(guò)熱。

頻率高于額定頻率時(shí)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(lì)磁電流I,定子電流I,轉(zhuǎn)速T,對(duì)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，效率和通風(fēng)冷卻有改善，對(duì)電機(jī)運(yùn)行有利。223異步電動(dòng)機(jī)在不對(duì)稱(chēng)電源電壓下運(yùn)行?分析方法：對(duì)稱(chēng)分量法。?只需分解為正序和負(fù)序分量，由于異步電動(dòng)機(jī)定子繞組為星形無(wú)中線(xiàn)或三角形接法，所以電機(jī)內(nèi)不存在零序電壓、零序電流和零序磁通。223異步電動(dòng)機(jī)在不對(duì)稱(chēng)電源電壓下運(yùn)行對(duì)稱(chēng)的正序電流產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)廠(chǎng)+，以同步轉(zhuǎn)速正向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組切割此磁動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生正序感生電流，正序轉(zhuǎn)子電流與正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩7+,此時(shí)，正序系統(tǒng)的轉(zhuǎn)差率為：n}-ns s 1+"1因?yàn)樨?fù)序磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為-々，所以負(fù)序電流的轉(zhuǎn)差率為：-n}-nn.+n2nln}-n.~-nxnxnxnx223異步電動(dòng)機(jī)在不對(duì)稱(chēng)電源電壓下運(yùn)行在負(fù)序等效電路中，經(jīng)折算后轉(zhuǎn)子等效電阻為So由于負(fù)序阻抗較小，將產(chǎn)生較大的負(fù)序電流，從而使不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行的銅耗增加，效率降低，并可能引起電機(jī)過(guò)熱。另外，負(fù)序轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,將使電機(jī)出力減小?？梢?jiàn)，電動(dòng)機(jī)在不對(duì)稱(chēng)情況下運(yùn)行時(shí)，性能變差，實(shí)際運(yùn)行時(shí)，不允許電動(dòng)機(jī)三相電流出現(xiàn)嚴(yán)重的不對(duì)稱(chēng)。22.4異步電動(dòng)機(jī)電源缺相時(shí)的運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)電源缺相或定子繞組斷相會(huì)給電機(jī)運(yùn)行帶來(lái)不利的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞電機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由三相交流電源通入三相對(duì)稱(chēng)繞組產(chǎn)生三相平衡電流，產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)三相電源中缺少一相或三相繞組中任何一相斷開(kāi)，稱(chēng)為三相異步電機(jī)的斷相運(yùn)行或缺相故障。22.4異步電動(dòng)機(jī)電源缺相時(shí)的運(yùn)行工相運(yùn)行是不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行的極端情況，由于負(fù)序分量的存在使