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感应电动机在发生三相不平衡后会造成哪些后果?

2020-05-06 17:26:00
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感应电动机在发生三相不平衡后会造成哪些后果?


电气设备对不平衡的敏感性随设备不同而有差异。下面对感应电动机发生三相不平衡后最常见问题进行了简单概述:


感应电动机为具有内部旋转感应磁场的交流异步电动机。量值与正序和/或负序分量的幅值成比例。负序分量磁场的旋转方向与正序分量磁场的旋转方向相反。因此,就不平衡供电而言,总旋转磁场变成“椭圆”,而不是圆形。感应电动机面临不平衡引起的三种问题。


首先,电动机不能产生满额定转矩,因为负序系统的反向旋转磁场产生一个反向制动转矩,需要从与正常旋转磁场相连的基本转矩中减去。图4所示为在不平衡电源条件下感应电动机的不同转矩-速度特性曲线。实际稳态曲线是这些曲线的加权和,平方不平衡比率与负载平方的转矩比例具有相同权重。可以看出在正常运行区域,几乎位于Ta直线的直线段(在曲线顶部开始的部分,最后以同步转速穿过横轴),T和T都是负的。这些特性可以采用如图S所示的电机连接方式进行测量。


轴承由于在双重系统频率处的感应转矩分量可能遭受机械损坏。最后,定子,尤其是转子,出现过热,可能导致快速热老化。这些热量是由从转子看过去的反向磁场的快速旋转(相对的方向)而产生的有效电流感应所引起的。为了消除这些额外热量,电动机必须降容,可能需要换装一个较大额定功率的电动机。


不对称负载连接事例的交流铁路连接.jpg

在不平衡供电条件下的感应电动机的转矩-速度(滑差)特性曲线).jpg

具有某一不平衡分量的感应电动机供电的系统图.jpg


一、同步发电机:


同步发电机也是交流电机,例如用于就低发电的CHP装置。它们所表现出的特性与感应电动机类似,但主要受额外热量的影响。当设计在转子上的稳定阻尼绕组时应特别注意,其电流是由负序和零序分量感应产生的。


二、变压器、电缆和线路的容量:


变压器、电缆和线路的容量由于负序分量的影响而下降。运行限值实际上由总电流的RMS额定值决定,总电流也包含--部分“无用”的非正序电流。在整定总过电流保护电器的跳闸电流值时应该考虑到这一点。最大容量可以用制造商提供的降容系数来求得,依据它可选用- -胜任给负载供电的较大容量的供电系统。


三、变压器:


受负序电压影响的变压器将它们按照与正序电压相同的方式压变。零序电压取决于一次绕组和二次绕组的连接方式,特别是有无中线。例如,如果一侧为三相四线连接,中线电流可以流过。如果另一侧绕组为三角形连接则零序电流转变成为三角形绕组中的循环电流(导致发热)。相应的零序磁通将穿过变压器的结构部分,在象油箱这样的部件中引起寄生损耗,有时为此需要额外降容。


四、电子功率变流器:


电子功率变流器已经广泛用于象变速传动、PC机电源、高效照明等这样的装置中。他们会面临额外非特性谐波,虽然在总体上,总谐波畸变或多或少保持恒定。在对用于处理这些谐波的无源滤波器组进行设计时必须考虑到这种现象。这个主题在本指南的另外一章有所讲述。


以上讨论的设备自然都是三相负载。当然,由三相电压不平衡引起的供电电压变化也会影响单相负载。



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