三相異步電動(dòng)機(jī)單相使用研究

覃桂全

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江　齊齊哈爾　161000）

三相異步電動(dòng)機(jī)單相使用研究

覃桂全

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，堅(jiān)固耐用，價(jià)格便宜，維修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，異步電動(dòng)機(jī)還具有體積小，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的特點(diǎn)。因此，在工礦企業(yè)中異步電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。

三相鼠籠型電動(dòng)機(jī)；單相電網(wǎng)；電抗；容抗

三相異步電動(dòng)機(jī)接在單相電網(wǎng)運(yùn)行，如圖1所示一般是在某一相上接一電容來(lái)完成。

圖1　等值電路圖

從等值電路圖1中可以看到，三相電路中的電流I1、I2、I3其負(fù)載性質(zhì)是不一樣的，有兩相為阻感式，而另一相為阻感與電阻電容并聯(lián)，況且三相又不對(duì)稱，這對(duì)普通結(jié)構(gòu)的三相交流鼠籠型電動(dòng)機(jī)是很不理想的。這是因?yàn)樵诓粚?duì)稱的三相交流電路中，電動(dòng)機(jī)定子繞組中流過(guò)的是三相不對(duì)稱電流。

為研究分析方便，把不對(duì)稱的三相電流分解為正序和逆序兩組對(duì)稱的電流。逆序電流產(chǎn)生之逆序磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子屬于高轉(zhuǎn)差，即S2=2S0，因而在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出具有較高頻率的電流。這樣的電流產(chǎn)生較大的渦流損失，該損失可達(dá)電動(dòng)機(jī)額定功率的30%～40%，必然將使其溫度升高，況且由于轉(zhuǎn)子頻率的增加，在渦流的作用下，使轉(zhuǎn)子有效電阻增大。對(duì)深槽和雙鼠籠電動(dòng)機(jī)可滿足此條件，而對(duì)于普通結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)則不甚理想。有人曾研究出的實(shí)心轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，它既實(shí)用于三相交流電網(wǎng)，也可以用于單相電網(wǎng)。但是這種電動(dòng)機(jī)的效率也很低，且功率不能太大。不過(guò)對(duì)于這種類型電動(dòng)機(jī)，如果電容值選擇合適，作為單相運(yùn)行是比較理想的。為確定電容C值，從等效電路分析，對(duì)于一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組每相阻抗為：

ZΦ=RΦ+jXΦ

式中RΦ相繞組的直流電阻，XΦ每相繞組之電抗在工程計(jì)算中，ZΦ1=ZΦ2=ZΦ3，有電容C的存在，并接在單相電網(wǎng)，則經(jīng)過(guò)定子各相繞組的電流分別為：

I1=UH（RΦ+jXΦ-jXC）/（RΦ+jXΦ）（3RΦ+3jXΦ-jXC）

I2=UH（RΦ+jXΦ-jXC）/（RΦ+jXΦ）（3RΦ+3jXΦ-jXC）

I3=UH/（3RΦ+3jXΦ-jXC）

人們的意圖是通過(guò)選擇合適的電容C值，使I1=I2=I3，用加電容的辦法是很不容易實(shí)現(xiàn)三相電流對(duì)稱的，為了衡量其對(duì)稱程度，人們引用了不平衡系數(shù)的概念，并用此來(lái)評(píng)價(jià)三相電路的不平衡程度，以作為選擇合適電容C值的根據(jù)。大家知道，對(duì)于任何不平衡的三相電路，均可以用對(duì)稱分量法，分解為正序和逆序兩個(gè)平衡系統(tǒng)，若分解正序電流為IZ，逆序電流為IF，則定義這兩個(gè)電流之比的百分?jǐn)?shù)為不平衡系數(shù)Kj。Kj=（IF/IZ）%。本文用降析法求不平衡系數(shù)，由此再求電容C的值，等效電路中特用公式，求出之三個(gè)電流I1、I2、I3，求其模之差值ΔI和差值之平均值ΔICP，再求出三個(gè)電流之平均值ICP，用差值平均值與電流平均值之比來(lái)確定不平衡系數(shù)即：

為確定不平衡系數(shù)的最小值，需將上式中的Kj1、Kj2、Kj3分別對(duì)XC求導(dǎo)，并令其為零，進(jìn)而確定的最小值。但是如此所得到的方程將具有較復(fù)雜形式和較高階次，求解起來(lái)也是十分困難的，為此可做一些近似計(jì)算，忽略一些條件，以降低方程階數(shù)。

同理將經(jīng)過(guò)適當(dāng)變換，可得出如下諸式：

注意到實(shí)心轉(zhuǎn)子或深槽雙籠型三相異步電動(dòng)機(jī)短路參數(shù)Xφ0、Rφ0之模相等，即Xφ0=Rφ0待入方程中解出：

XC01=1.4 Xφ0

XC02=2.2 Xφ0

XC03=0.85 Xφ0

在對(duì)前兩個(gè)值KI1=KI2=24%，這樣可按式子關(guān)系，由電動(dòng)機(jī)之短路電抗Xφ0確定電容之容抗XC0，并進(jìn)一步求出電容C值，通常XC值可在下式范圍內(nèi)選定，1.7 Xφ0≤XC≤3 Xφ0電動(dòng)機(jī)之短路電抗Xφ0為與其短路阻抗IK相等，這樣可求出

式中UH電動(dòng)機(jī)額定電壓（伏），IQ電動(dòng)機(jī)額定電流（安）

由Xφ0按式確定XC，在根據(jù)求電容C的值，式中W=2πf電角頻f電網(wǎng)頻率這樣可由下式出電容。

［1］郭曉波.電機(jī)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

［2］關(guān)鐵堅(jiān)詳.電機(jī)學(xué)［M］．北京：人民教育出版社，2000.

［3］陳堅(jiān)主.電力電子學(xué)［M］．北京：高等教育出版社，2002.

The Applied Research of Single-phase Three-phase Asynchronous Motor

QIN Gui-quan
（Qiqihar Second Machine Tool（group）co.，LTD.，Qiqihar，Heilongjiang 161000，China）

The three-phase asynchronous motor has simple structure，reliable operation，strong and durable，cheap，convenient maintenance and so on a series of advantages.Compared with the capacity of dc motor，asynchronous motor has small volume，light weight，the characteristics of moment of inertia of small.Therefore，in the asynchronous motor has been widely used in industrial and mining enterprises.

three-phase squirrel-cage motor；Single phase power grid；Reactance；Capacitive reactance

TM343

A

2095-980X（2015）10-0032-02

2015-09-23

覃桂全（1982-），男，廣東新興人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。