電機(jī)知識

三相異步電動機(jī)電壓降低時電流變化(電機(jī)三相電流不平衡的后果)

2022-06-27 11:23 閱讀次數(shù):1

對于一臺三相電機(jī)來說,無論在測試過程中還是使用過程中,電流都會時不時的不均勻。為防止不合格電機(jī)意外出廠,通常在繞組連接后進(jìn)行DC電阻測量,檢驗(yàn)試驗(yàn)時進(jìn)行三相空載電流平衡試驗(yàn)。

根據(jù)三相電機(jī)的工作原理,定子繞組各相和各并聯(lián)支路的匝數(shù)應(yīng)相等,并滿足設(shè)計(jì)要求;每個線圈按照相數(shù)和極數(shù)沿鐵芯圓周均勻分布,呈現(xiàn)幾何對稱關(guān)系;分布式短距離繞組的節(jié)距和極群的分布滿足設(shè)計(jì)要求,以盡可能增大基波磁動勢和減少諧波,磁動勢的空間分布接近正弦波;導(dǎo)體截面滿足控制銅損耗、保證效率和溫升的要求。

只有當(dāng)三相異步電動機(jī)的三相對稱定子繞組在空間上相差120電角度,施加時間上相差120的三相對稱交流電壓時,才能產(chǎn)生等幅勻速圓周旋轉(zhuǎn)磁場,實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換功能。繞組匝數(shù)、線徑、節(jié)距、并聯(lián)電路(或并聯(lián)繞組的導(dǎo)線)數(shù)量和連接方式對電機(jī)性能有決定性影響。如果三相繞組不對稱或電源電壓不對稱,會產(chǎn)生橢圓旋轉(zhuǎn)磁場,其瞬時幅值和角速度處于交替狀態(tài),即幅值大時角速度低,幅值小時角速度高。

橢圓磁場可以分為振幅不同、方向相反的兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁場。幅度較大的是正序磁場,轉(zhuǎn)子隨其正向旋轉(zhuǎn),完成電機(jī)的正常功能。但幅度較小的磁場是反序的,對電機(jī)有一系列負(fù)面影響:

定子三相電流不對稱,電流較大的一相溫升較高;引起額外轉(zhuǎn)子銅損耗、鐵損耗和雜散損耗,導(dǎo)致電機(jī)效率降低;

逆序轉(zhuǎn)矩與正序轉(zhuǎn)矩方向相反,導(dǎo)致最大轉(zhuǎn)矩、最小轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩減小;出現(xiàn)不正常的電磁噪聲和振動。

三相電流平衡試驗(yàn)的目的是監(jiān)測繞組制造是否滿足上述要求,重點(diǎn)檢查繞組的三相對稱性,防止電機(jī)三相空載電流不平衡。繞組的電抗與匝數(shù)的平方成正比,繞組的電阻與第一個匝數(shù)的平方成正比。三相電流平衡試驗(yàn)比DC電阻測量更容易發(fā)現(xiàn)匝數(shù)誤差。小型電機(jī)單層繞組的線圈節(jié)距和連接規(guī)律不像雙層繞組那樣簡單一致,三相電流平衡試驗(yàn)中也可發(fā)現(xiàn)插線誤差。

在實(shí)際的檢驗(yàn)測試過程中,電阻不均勻和電流不均勻的檢驗(yàn)分析是非常重要的,而電阻不均勻的檢驗(yàn)更傾向于繞組的焊接可靠性,因?yàn)榇蟛糠謴S家都是在埋設(shè)前進(jìn)行匝數(shù)的檢驗(yàn),尤其是對于自動繞線埋設(shè)過程,匝數(shù)誤差的可能性極小,而電流平衡檢測則會發(fā)現(xiàn)電阻檢測不易發(fā)現(xiàn)的問題。

對于電流不均勻的問題,首先要排除電壓不均勻的問題,然后再分析電機(jī)本身的問題。關(guān)于電壓問題和電機(jī)問題的區(qū)分,我們在原文章中也有介紹:當(dāng)三相電流不正常時,將電機(jī)任意兩相進(jìn)行逆變,如果監(jiān)測到的電流表讀數(shù)隨其變化,則基本判斷為電機(jī)問題,否則為電壓不平衡問題。

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