三相异步缺一相电时,电动机将无法启动,且有强烈的“嗡嗡”声。若在运行中电动机缺一相,虽然电动机能继续转动,但转速下降。如果负载不降低,电动机定子电流将增大,引起过热。此时必须立即停止运行,否则将烧毁电动机。
1、电动机缺相现象
振动增大,有异常声响,温度升高,转速下降,电流增大,启动时有强烈的嗡嗡声无法启动。
2、造成电动机缺相运行的原因
①保险丝选择不当或压合不好,使熔丝断一相。
②开关发触器的触头接触不良。
③导线接头松动或断一根线。
④有一相绕组开路。
3、电动机缺相运行的电磁、转矩关系
电机缺相运行时,定子的旋转磁场严重不平衡,定子会产生负序电流,负序磁场和转子发生电磁感应出近100HZ的电势,使转子电流剧增,会引起转子严重发热,缺相时电机带载能力急剧下降,电机会吸收大量有功,导致定子电流急剧增加,发热由于磁场严重不均匀,会使电机震动严重增加,从而破坏轴承和机座,所以带额定负载的缺相运行电机会立马停下来,若保护不及时动作,电机就会被烧毁,一般电机都有缺相保护。
在运转时缺相,绕组产生的磁场也可分为两个大小相等方向相反的旋转磁场.但与电动机转向相反的旋转磁场与转子间的相对转速很大,在转子中产生的感应电动势和电流的频率差不多是电源频率的几倍,转子的感抗很大,故决定转矩大小的电流有功分量很小,所以逆向转矩远小于正向转矩,因此,电动机能继续运行.
但是,应注意,
在运行中,电动机气隙中产生的是三相谐波成分较高的椭圆形旋转磁场,所以,正在运行中的电动机缺相后仍能运转,只是磁场发生畸变,有害电流成分急剧增大,最终导致绕组烧坏。
电动机一相断线明确规定不能运行,因为电动机断线后定子线圈不会产生旋转磁场,只会产生脉动磁场,不会带动电动机旋转,但由于运行中还有惯性,所以会旋转,但由于负荷大使电动机旋转逐渐变慢,另外由于转子旋转慢造成转子切割磁力线增多,定子电流逐渐增大,时间长会烧毁电动机。
电动机运行中一相断线不能长期运行,因为电动机断线后定子线圈产生椭圆磁场,只会产生脉动磁势,由于转子旋转慢造成转子切割磁力线增多,定子电流逐渐增大,时间长会烧毁电动机。另外负序磁场将烧坏转子!
4、电动机缺相启动
如果停止的电动机缺一相电源合闸时,一般只会发生嗡嗡声而不能启动,这是因为电动机通入对称的三相交流电会在定子铁心中产生圆形旋转磁场,但当缺一相电源后,定子铁心中产生的是单相脉动磁场,它不能使电动机产生启动转矩。因此,电源缺相时电动机不能启动。
三相在停运时,如果有一相绕组开路或电源有一相断开(或缺相).当启动电机时,绕组产生的磁场可分成两个大小相等方向相反的旋转磁场,它们与转子作用产生的转矩也是大小相等方向相反.因此启动转矩为零而不能启动.
5、电动机缺一相相运行后果
电动机缺相运行时,它的功率只是额定功率的一半左右,如果额定负载不变,这时的电动机绕组间的电流必然会超过额定电流,将使电动机外壳发热,长时间运行会烧毁电动机.
6、电动机缺两相断相
当在断两相时,因电动机中不能建立旋转磁场而不能起动,对电机没有什么危害。
7、相断线运行情况(缺相)
(1)星形联接
若三相异步电动机为星形联接,一相断线后,另两相绕组串联成单一电路接入线电压.
(1)若原来静止,则无起动转矩,不能起动(起动瞬间n=0,相当于短路,时间一长电机烧坏);
(2)若在旋转中缺相,仍可旋转,但电机定子电流剧增,转速降低,损耗增加,很易过热,如不及时排除,将使电机绝缘因温升过高而损坏.
三相异步电动机的单相运行
(2)三角形联接.
缺相后,电机绕组有两相串联成单一电路与另外一相绕组并联而接入电源电压.
(1)当绕组参数完全对称时,两条电路的电流相位相同,但幅值不等,其合成磁势仍是单相脉动磁势,无起动转矩.
(2)当三相绕组不完全对称时,将使两条支路电流的相位不同,电机中形成正,反向幅值不相等的旋转磁场.虽然两个磁场幅值上的差异不大,但产生的起动转矩仍可使空载时的电机自行起动.
8、缺相时电机电流的变化
正常起动或运行时,三相电机为对称负载,三相电流大小相等,小于或等于额定值。出现一相断线后,三相电流不均衡或过大。
起动时缺相:电动机不能起动、其绕组电流为额定电流的4~7倍。发热量为正常温升的16~49倍,因其迅速超过允许温升而使电动机烧毁。
运行中缺相:
当满载时缺相,电动机处于过流状态即电流超过额定电流,电动机会从疲转变为堵转,未断相的线电流增加更多,引起电动机迅速烧毁。
轻载运行电动机断相时,未断相的绕组电流迅速增加,使这相绕组由于温升过高而被烧毁。
缺相运行对于长期工作制运行的鼠笼式电动机的危害很大,这类电动机被烧毁的事故中60%~70%是由于缺相运行引起的。故对电动机的缺相防护十分重要。
不论哪种形式的,在运行中均产生不同程度的谐波电压和谐波电流,使三相在非正弦电压、电流下运行。其中,高次谐波对普通异步电动机的运行效率和温升影响最大。高次谐波会引起三相异步电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加,较为显着的是转子铜(铝)耗。因为三相异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子损耗。除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使普通异步电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,如将三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦条件下,其温升一般要增加10%~20%。
2、三相异步电动机绝缘强度问题
目前中小型变频器,多数是采用PWM(脉宽调制)的控制方式。它的载波频率约为几千到十几千赫兹,这就使得三相异步电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对三相异步电动机施加陡度很大的冲击电压,使三相异步电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外,由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在三相异步电动机运行电压上,会对三相异步电动机的对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。
3、谐波电磁噪声与振动
三相异步电动机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的振动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与三相异步电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和普通异步电动机机体的固有振动频率一致或接近时,将产生共振现象,从而加大噪声。由于三相异步电动机工作频率范围宽,转速变化范围大,各种电磁力波的频率很难避开三相异步电动机的各构件的固有振动频率。
4、三相异步电动机对频繁启动、制动的适应能力
由于采用变频器供电后,三相异步电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动,并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动,为实现频繁启动和制动创造了条件,因而三相异步电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。
5、低转速时三相异步电动机的冷却问题
首先,三相异步电动机的阻抗不尽理想,当电源频率较低时,电源中高次谐波所引起的损耗较大。其次,普通异步电动机在转速降低时,冷却风量与转速的三次方式比例减小,致使三相异步电动机的低速冷却状况变坏,温升急剧增加,难以实现恒转矩输出。
三相异步电动机又称三相交流感应电动机,三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换,具有结构简单,制造容易、工作可靠、维护方便、价格低廉等优点,现如今已经广泛应用于工农业和国民经济的其他各部门。
三相异步电动机的清洁保养:
1、保持清洁。
对电动机外壳、风扇罩处的灰尘、油污及其他杂物等要经常进行清除,以保证良好的通风散热和避免对电动机部件的腐蚀。对绕线转子电动机,还应及时清除电刷磨下的炭粉,以免贴附在绕组上造成局部短路。
2、检查安装部位。
对电动机与基础架构以及配套设备之间的安装联结部位,应经常检查,发现有松动的及时修复;有断裂时,应停机处理。
3、检查电动机各处紧固螺钉和带轮顶丝。
在停机时,检查和紧固电动机上各处的安装螺钉以及带轮顶丝。
4、定期更换轴承润滑脂。
对非全封闭式轴承,应根据电动机的使用情况,两年左右更换一次轴承润滑脂。有注排油装置的电动机,可通过这些装置换油脂。
5、清理电动机内部和加强绝缘。
对使用环境中有较多灰尘的电动机,特别是防护等级较低的电动机(如IP23),应视情况在大修时和年度保养时,打开端盖,清除绕组端部的灰尘和油污。还可在端部刷一层防潮绝缘漆以加强绝缘和防潮。
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