电机学第2版 赵莉华 曾成碧 苗虹ch12.ppt

第十二章 三相异步电动机的异常运行,异步电动机运行时，一般都满足额定运行条件，但生产实际中也常会遇到一些非正常情况，如电源电压不是额定电压，电源频率不是额定频率，电动机带单相负载，电源一相断线，发生两相短路或是单相对地短路等，都将使电动机处于非正常运行状态，即异常运行状态第一节 异步电动机在非额定电压下的运行,为了充分利用材料，在异步电动机设计时，总是让电动机在额定电压下运行时，铁心处于接近饱和的状态 当电压变化时，电机铁心的饱和程度随之发生变化，这将引起励磁电流、功率因数和效率等变化；同时，电磁转矩与电压的平方成正比，也就发生变化若实际电压与额定电压之差不超过 ± 5% 是允许的，这对电机的运行不会有显著影响若电压变化超过此值，则对电机运行有很大的影响1.电源电压额定电压，即,如果电动机工作在 的情况下，根据 可知，电源电压减小，则电机中感应电动势和主磁通都将减小，励磁电流也减少，铁耗也随之减小如果负载一定，那么主磁通减少时，将引起转差率增加，使转子电流和转子漏抗增大，转子铜耗也增大若电动机运行在轻载情况下，由于转子电流和转子铜耗较小，在定子电流的励磁分量和负载分量中，励磁分量起主要作用。

当电源电压降低时，定子电流随励磁电流的减小而减小，定子功率因数提高同时，轻载时，铁耗与铜耗相比起主要作用，电机效率随铁耗的减小而略有提高 由此可见，电动机轻载时，端电压降低对电动机运行有利，它使电动机的功率因数和效率提高所以，实际应用中，可将正常运行时三角形联接的定子绕组在轻载时改成星形联接，以改善功率因数和效率若电动机工作在正常负载（接近额定）时，端电压降低对电机运行不利此时，转子电流较大，端电压降低时，转差率和转子电流增大，定子电流的两个电流分量中，负载分量起主要作用，所以定子电流随转子电流增大而增大 由于转差率增大，转子功率因数和定子功率因数降低 而负载较大时，虽然由于磁通减小使铁耗有所降低，但铜耗随电流的平方增加，起主要作用，电机的效率也将随铜耗的增加而减低如果负载转矩为额定值，电压降低的结果将使定、转子电流大于额定值，引起电机绕组发热，效率降低和功率因数变坏 所以，运行规程规定，电动机在额定负载下运行时，电压波动不能超过 ±5% 额定电压 一般电动机都设有低压保护，当电网电压过低时，自动切除电机电源2.电源电压 额定电压，即,如果电动机运行在 的情况下，由于端电压的升高，电机主磁通增大，此时磁路饱和程度也增加，电机的励磁电流大大增加，使电机功率因数下降，同时铁耗随主磁通增加也增大，导致电机效率下降，温升提高。

所以，当电动机在高于额定电压下运行时，必须减小负载第二节 异步电动机在非额定频率下的运行,大多数情况下，电网频率都保持额定频率，但有时由于发电量不足或电网发生故障，频率可能会发生变化如果频率变化不超过额定值的 ±1% ，对电动机运行不会造成严重影响但如果频率偏差太大，则会影响电动机的运行根据前面所述，在不考虑定子绕组漏阻抗压降时，可以认为,即 ，保持电源电压不变， ，也就是说，主磁通与频率成反比当电网频率高于额定频率，即 时，主磁通减小，励磁电流随之减小同时，定子电流也减小，转速上升，对电动机的功率因数、效率和通风冷却等都会有所改善当电网频率低于额定频率，即 时，主磁通将增大，铁心饱和程度增加，励磁电流增大很快，从而定子电流也增大，电动机的铁耗和铜耗均增大，引起电机的功率因数和效率降低 同时，电动机转速下降，使电机通风冷却条件变差，温升提高 此时，电动机必须减小负载，使电机在轻载下运行，防止电机过热第三节 异步电动机在不对称电源电压下运行,与变压器不对称运行分析一样，异步电动机的不对称运行分析采用对称分量法由于异步电动机定子绕组为星形无中线或三角形接法，所以电机内不存在零序电压、零序电流和零序磁通，分析时只需分解为正序和负序分量。

对称的正序电流产生正序旋转磁动势 ，以同步转速正向旋转，转子绕组切割此磁动势，产生正序感生电流，正序转子电流与正向旋转磁场相互作用，产生正向电磁转矩 ，此时，正序系统的转差率为：,,因为负序磁场反转，转速为 ，所以负序电流的转差率为：,,在负序等效电路中，经折算后转子等效电阻 为 由于负序阻抗较小，将产生较大的负序电流，从而使不对称运行的铜耗增加，效率降低，并可能引起电机过热另外，负序转矩为制动转矩，将使电机出力减小 可见，电动机在不对称情况下运行时，性能变差，实际运行时，不允许电动机三相电流出现严重的不对称第四节 异步电动机电源缺相时的运行,三相异步电动机在运行中三相电源缺一相或定子绕组断相是时有发生的，这会给电机运行带来不利的影响，严重时会烧坏电机 三相异步电动机正常运行时，由三相交流电源通入三相对称绕组产生三相平衡电流，产生圆形旋转磁场，当三相电源中缺少一相或三相绕组中任何一相断开，称为三相异步电机的断相运行或缺相故障图12－2 三相异步电动机的缺相,异步电动机断相运行有几种类型，如图10－1所示，其中（a）、（c）为电源一相断线，（b）、（d）为绕组一相断线。

断相运行是不对称运行的极端情况，由于负序分量的存在使电机的运行性能变差 当电机在额定负载下断相时，由于断相后负序转矩的存在，将发生停机事故；如果电机的最大转矩大于负载转矩，电机仍可继续运行，但此时转速降低，同时定子和转子电流增大，电机温升升高，若长时间则可能烧坏电机 若是空载或轻载下断相，转速下降不多，断相稳态电流也不大。