CH12三相异步电动机的异常运行.ppt

1,第十二章 三相异步电动机的异常运行,2,第一节 三相异步电动机在非额定电压下的运行 第二节 三相异步电动机在非额定频率下的运行 第三节 三相异步电动机在不对称电源电压下运行 第四节 三相异步电动机电源缺相时的运行,本章主要内容,3,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。,概述,4,第一节 异步电动机在非额定电压下的运行,异步电动机一般设计为额定电压运行时，铁心处于接近饱和状态。如果电压变化，铁心饱和程度也改变，引起励磁电流，功率因数和效率等变化。,实际电压与额定电压之差不超过 对电动机运行是允许的，否则对电动机运行有较大影响。,电动机转矩与电压平方成正比，电源电压降低，可能带不动负载，引起电机发热等。,非额定电压下运行需考虑：主磁通变化引起电 机饱和程度的改变，对激磁电流，效率，功率因数 等的影响。,5,1.电源电压额定电压，即,电源电压感应电动势，主磁通，励磁电流铁耗。 负载一定，主磁通转差率转子电流，转子漏抗转子铜耗。,6,轻载：转子电流和转子铜耗较小，定子电流励磁分量起主要作用。电源电压励磁电流定子电流定子功率因数。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。 结论：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。,1.电源电压额定电压，即,7,额定负载：转子电流较大，端电压降低时，转差率和转子电流增大，定子电流负载分量起主要作用，定子电流随转子电流增大而增大。转差率增大，转子功率因数和定子功率因数降低。 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。 结论：重载时端电压降低对电机运行不利。,1.电源电压额定电压，即,8,负载转矩为额定，电压降低使定、转子电流大于额定值，引起绕组发热，效率降低和功率因数变坏。 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。 电动机有低压保护，电网电压过低时，自动切除电机电源。,1.电源电压额定电压，即,9,2.电源电压 额定电压，即,实际电压高于额定电压时，主磁通将增加，由于磁路饱和程度增大，在磁通增加不多的情况下，励磁电流大大增加，功率因数降低，铁心损耗随磁通增加而增加，效率下降，温升提高。,10,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。,11,不考虑定子绕组漏阻抗压降时，可认为,即 ，保持电源电压不变， ，也就是说，主磁通与频率成反比。,第二节 异步电动机在非额定频率下的运行,12,频率小于额定频率时,f1则x1=2fL1而U1E1f1 m Im pFe 若运行在原相同s下，则n1 n =(1-s)n1 , 转子x2=2sfL1,13,频率小于额定频率时,14,主磁通增大，铁心饱和程度增加，励磁电流增大很快，定子电流也增大，铁耗和铜耗均增大，引起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。 结论：电动机必须减小负载，使电机在轻载下运行，防止电机过热。,频率小于额定频率,15,不考虑定子绕组漏抗压降，有,电网频率高于额定频率，主磁通，励磁电流，定子电流，转速，对电动机功率因数，效率和通风冷却有改善，对电机运行有利。,频率高于额定频率,16,第三节 异步电动机在不对称电源电压下运行,分析方法：对称分量法。 只需分解为正序和负序分量，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。,17,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：,第三节 异步电动机在不对称电源电压下运行,18,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。,第三节 异步电动机在不对称电源电压下运行,19,第四节 异步电动机电源缺相时的运行,三相异步电动机电源缺相或定子绕组断相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。,20,图122 三相异步电动机的缺相,第四节 异步电动机电源缺相时的运行,21,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