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行業(yè)新聞

電機(jī)三相電流不平原因究竟是什么?

更新時(shí)間:2024-05-13 瀏覽量:
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在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,企業(yè)之間的PK,服務(wù)占到了很大比例的份額。事實(shí)是一起典型的因線路問(wèn)題導(dǎo)致電流不平的案例,觸發(fā)了小編對(duì)三相電機(jī)電流不平衡問(wèn)題整理分析的興致。
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研究、應(yīng)用交流電機(jī),三相平衡問(wèn)題始終是個(gè)繞不開(kāi)的話(huà)題。為合成圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì),三相繞組必須設(shè)計(jì)為空間上互差120°電角度分布、阻抗值相等。實(shí)際應(yīng)用工況中,若出現(xiàn)三相電流不平衡問(wèn)題,或彈指一揮瞬間可以搞定,或情形惡化導(dǎo)致嚴(yán)重事故,其中緣由總是一言難盡。今天Ms.專(zhuān)題討論三相電流平衡問(wèn)題,旨在破解三相不平衡電流及其成因,用好、把控好三相交流電機(jī)。

三相電流不平衡時(shí)發(fā)生了什么?
對(duì)稱(chēng)三相繞組內(nèi)流過(guò)三相對(duì)稱(chēng)電流時(shí),三相合成磁勢(shì)波是一個(gè)正弦分布、波幅恒定的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)波——圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)波。設(shè)相電流有效值為I、每相串聯(lián)匝數(shù)為W、基波繞組系數(shù)為kw1、極對(duì)數(shù)為p,則相繞組的基波磁勢(shì)幅值為
FФ1=0.9·IW/p·kW1……(1)

三相合成磁勢(shì)幅值為
F1=1.35·IW/p·kW1……(2)

若因電網(wǎng)因素或電機(jī)本身缺陷三相電流不對(duì)稱(chēng)或不平衡了,三相合成磁勢(shì)基波仍按正弦規(guī)律分布,也是旋轉(zhuǎn)磁勢(shì),但波幅隨時(shí)間變化,因此波幅的軌跡就不是圓的了。利用對(duì)稱(chēng)分量法,將一組不對(duì)稱(chēng)的三相電流IA、IB、IC分解為正序分量、負(fù)序分量和零序分量,其有效值分別用I+、I-、I0表示,于是三相電流可表示為
iA=√2 I+sinωt+√2 I-sinωt+√2 I0sinωt ………………………(3)
iB=√2 I+sin(ωt-2π/3)+√2 I-sinωt(ωt-4π/3)+√2 I0sinωt……(4)
iC=√2 I+sin(ωt-4π/3)+√2 I-sinωt(ωt-2π/3)+√2 I0sinωt……(5)
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正序電流I+產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì),按式(2)幅值F+=1.35·I+W/p·kW1,負(fù)序電流I-產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì),按式(2)幅值F-=1.35·I-W/p·kW1,零序電流產(chǎn)生的三個(gè)脈振磁勢(shì)在時(shí)間上同相位,故合成磁勢(shì)為零。于是,不對(duì)稱(chēng)的三相電流流過(guò)對(duì)稱(chēng)的三相繞組時(shí),產(chǎn)生的基波旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)為
f1(t,x)=1.35·I+W/p·kW1·sin(ωt-α)+ 1.35·I-W/p·kW1·sin(ωt+α) …(6)
式(6)表明,兩種磁勢(shì)幅值不等、方向相反,合成為一幅值變化的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì),如圖1所示。

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圖1

圖2中用空間矢量表示正向、反向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)及其合成磁勢(shì)。取兩相同向時(shí)的方向作為x軸方向,并以這一瞬間為時(shí)間起點(diǎn)(t=0時(shí))。當(dāng)經(jīng)過(guò)任何一段時(shí)間t之后,正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)F+沿反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)了ωt角度,而反向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)F-沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)了ωt角度。從圖中不難看出,當(dāng)F+和F-沿相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí),合成磁勢(shì)F的大小和位置也隨之變化。

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圖2

設(shè)F的橫軸分量為x、縱軸分量為y,則
x=F+cosωt+F-cosωt=(F++F-)cosωt……(7)
y=F+sinωt-F-sinωt=(F+-F-)sinωt……(8)
將式(7)、(8)平方后相加,可得
x2/(F++F-)2+y2/(F+-F-)2=1……(9)
式(9)是一個(gè)橢圓方程,表面合成磁勢(shì)F旋轉(zhuǎn)一圈時(shí),矢量端點(diǎn)軌跡為橢圓,故稱(chēng)之為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)(如圖1所示)。

為何三相電流會(huì)不平衡?
論上電網(wǎng)三相對(duì)稱(chēng)電壓施加電機(jī)上時(shí),三相交流電機(jī)電樞繞組內(nèi)應(yīng)流過(guò)三相對(duì)稱(chēng)電流。但實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)這么簡(jiǎn)單:電網(wǎng)非單純?nèi)嘭?fù)載,加上電機(jī)因本身質(zhì)量、負(fù)荷情況及維護(hù)保養(yǎng)等造成的不確定因素,三相電流可能會(huì)不平衡而引發(fā)發(fā)熱、異常噪聲振動(dòng)問(wèn)題或燒毀電機(jī)的嚴(yán)重事故。

電網(wǎng)電壓對(duì)電機(jī)電流的影響
對(duì)于三相電機(jī),若供電電壓不平,電機(jī)內(nèi)就會(huì)有逆序電流磁場(chǎng),并產(chǎn)生較大的逆序轉(zhuǎn)矩,導(dǎo)致電流不平。當(dāng)電源電壓不平衡度達(dá)5%時(shí),電機(jī)相電流可能會(huì)出現(xiàn)高達(dá)20%的不平度。

導(dǎo)致電源電壓不平的原因很多,常見(jiàn)的原因有:
(1)變壓器繞組故障,導(dǎo)致輸出電壓不平。
(2)輸電線路過(guò)長(zhǎng)、輸電線質(zhì)量不佳導(dǎo)致線路壓降存在差異性,導(dǎo)致終端電壓不平。
(3)動(dòng)力、照明混用,工廠、企業(yè)存在單相負(fù)載,致使各相負(fù)荷分布不均,造成電網(wǎng)三相電壓可能存在一定程度的不對(duì)稱(chēng)。

電機(jī)過(guò)載
電動(dòng)機(jī)處于過(guò)載運(yùn)行狀態(tài),如小馬拉大車(chē),特別是電機(jī)起動(dòng)時(shí),定、轉(zhuǎn)子電流局部發(fā)熱情況加重,容易出現(xiàn)嚴(yán)重電流不平情況。

定子、轉(zhuǎn)子繞組故障
電機(jī)繞組出現(xiàn)匝間、對(duì)地、相間等電氣故障,都會(huì)引起某一相或兩相電流過(guò)大。
(1)繞組中有導(dǎo)電異物進(jìn)入,導(dǎo)致匝間故障。
(2)定子繞組有斷線。
(3)因繞組受潮出現(xiàn)漏電問(wèn)題。
(4)定轉(zhuǎn)子氣隙不勻或掃膛。
(5)轉(zhuǎn)子繞組有斷線或鑄鋁轉(zhuǎn)子電機(jī)有瘦條或斷條事實(shí)。

其他一些人為性的因素
(1)接線錯(cuò)誤。
(2)電機(jī)引線或客戶(hù)電源線對(duì)地。
(3)電氣連接部分出現(xiàn)松動(dòng)、氧化等。
(4)保護(hù)器斷開(kāi)。
(5)繞組絕緣局部老化。

原因分析檢查程序?qū)嵗?br /> 檢查電源符合性。(1)試驗(yàn)線路熔斷絲接觸不良或熔斷;(2)電源電壓檢查;(3)電機(jī)與電源的連接是否完好。

檢查電機(jī)

(1)內(nèi)部接線,這主要是在電機(jī)生產(chǎn)過(guò)程或修理電機(jī)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題,運(yùn)行中的電機(jī)不會(huì)存在該類(lèi)故障。(2)電機(jī)繞組出現(xiàn)電氣故障;(3)繞組極性問(wèn)題;(4)電機(jī)與電源連接可靠性;(5)繞組重繞后三相繞組匝數(shù)不對(duì)稱(chēng)。
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