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三相异步电动机的运行分析

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三相异步电动机的经济运行及其节能技术研究

三相异步电动机的经济运行及其节能技术研究

三相异步电动机的经济运行及其节能技术研究引言电动机是工业生产中使用最广泛的电动设备之一，其经济运行及节能技术的研究具有重要意义。

在电动机中，三相异步电动机是一种常见的电动机，其应用范围广泛，如风力发电、空调、轨道交通等领域。

本文旨在通过调研和分析，探讨三相异步电动机的经济运行及其节能技术研究。

三相异步电动机的经济运行三相异步电动机是一种最常见的电动机类型，在应用过程中，如何实现经济运行是非常重要的。

三相异步电动机在启动时的起动电流较大，会对电网和设备造成一定的冲击，因此一些节能技术应用于三相异步电动机的启动过程对于经济运行具有重要意义。

变频控制技术变频控制技术是一种节能控制技术，可以通过调节电动机的不同电压和频率，可以实现对三相异步电动机启动的控制和调节。

因此，采用变频控制技术可以降低三相异步电动机的启动电流，从而达到增强电动机控制，提高运行效率、节省电能、减轻电磁干扰的效果。

能耗分析技术能耗分析技术是一种用于测量和分析电动机能耗的技术，可以帮助我们准确地分析和估算三相异步电动机在不同使用环境下的能耗变化，从而更好地进行经济运行控制。

通过能耗分析，可以针对三相异步电动机的负荷变化状况，以及启动和运行电流情况作出科学的调整，从而实现更好的经济运行。

三相异步电动机的节能技术研究随着可再生能源的发展和对能源效率的要求日益增加，三相异步电动机的节能技术研究日益重要。

以下是几种常见的三相异步电动机节能技术。

行星齿轮传动技术行星齿轮传动技术是一种能与三相异步电动机相适配的高效传动技术，行星齿轮传动箱可以通过降低齿轮传动的损耗来实现能耗的降低，同时也可以降低传动过程中的噪音和震动。

配套电子控制技术配套电子控制技术是通过使用电子元器件来提高三相异步电动机的电能利用率和性能，为其应用提供有效的控制手段。

通过利用速度控制、负荷控制等技术，可以精确地控制三相异步电动机的工作，提高其效率，实现节能降耗。

集成传感器控制技术集成传感器控制技术是将电动机的各种传感器集成在一起进行控制，能够实现三相异步电动机的智能化控制。

三相异步电动机电流异常运行分析

三相异步电动机电流异常运行分析
多 ， 此 在 这 种 情 况 下 ， 通 电 源 时 间 过 长 或 多次 频繁 地 接 通 电 因 接
源启 动将导致 电动机 烧毁 。运 行 中的电动机 缺一相 时 ， 如负载 转矩很小 ， 还可维持运转 ， 仅转速 略有下降 ， 并发出异常响声 ， 负 载重时 ， 运行时 间过 长 ， 将会使 电动机绕组烧毁 。电机三相 电源 线接 错也 会产 生这 种现象。现场电机实际电源错误接线如图 １ 。
机 型 号 为 Ｙ １０ 一 ， 定 功 率 １ｋ ， 形 接 法 。２ ０ 年 检 修 更 Ｚ ６Ｌ ６额 ５Ｗ 星 ０９
＝ 一 ＝ｌ ４ 一１９ １ （ ， Ｕｏ ９ ３ ．。 Ｖ）
ｏ 。 ９ Ｖ） ＝ ＝１ ４（ ，
ｏ
换 电机后 ， 在试 运行过程 中频繁 出现热继 电器动 作保护跳 闸现
Ａ Ｂ Ｎ Ｂ Ｎ Ａ Ｎ
图 ２ Ａ、 单 独 作 用 原 理 和 电 流 矢 量 图 Ｂ相
由图 ２ 知 ： 可 Ａ相 电 流 厶 厶一 ： ＝ ．ｈ
Ｂ相 电 流 厶 一 ， ＝ 厶，
Ｎ辐 电 流 ｌ —Ⅵ ｌ ｌＩ 。
同理 ， 火 线 相 绕组 的 电流 为 接零 （ 相 绕组 的 电流 的 接 Ｎ）
２６ ７ 。 ． 倍 ４
由上述分析可 知 ， 在该错误接线方 式时 ， 加在 电机 上的电源
为三相不对称 电压 （ 含正序 、 负序和零序分量 ） 电机仍 能产 生启 ，
动转矩 ， 在轻载情况下 ， 可以启动运转 。但是 ， 接火（ Ｂ 线 两相 Ａ、 ）
Ｏ
电流较大 ， 为接 零（ 线相 电流的 ２６ ７ ， 负载大小无关 ， Ｎ） ． 倍 与 ４ 近
０ 一 ＝１ ４ ｌ ．。 Ｖ） ＝ Ｕｏ ９ ９ １ （ ，

2.2三相异步电动机的运行原理

2.2三相异步电动机的运行原理

一、转子不转时(转子绕组开路)异步电动机内的电磁过程 转子绕组开路时，转子电流为零，定子电势和转子电势的大 小、频率； 1)转子绕组开路，定子绕组接三相交流电源， 定子绕组中 产生三相对称正弦电流（空载电流），形成幅值固定的气隙旋转 60 f 磁场，旋转速度为； n = p
0
2)由于转子不动，旋转磁场在定子绕组、转子绕组中感生频 率均为f的正弦电动势； f . .
2.2 三相异步电动机的运行原理
2.2.1 三相异步电动机的空载运行
三相异步电动机的定子与转子之间是通过电磁感应联系 的。定子相当于变压器的一次绕组，转子相当于二次绕组， 可仿照分析变压器的方式进行分析。
2.2.1 三相异步电动机的空载运行 2.2.1.1 空载运行的电磁关系
当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕 & 组中就通过对称三相交流电流 I , I , I ，三相交流电流将在气隙 内形成按正弦规律分布，并以同步转速n1弦转的磁动势F1。由旋 转磁动势建立气隙主磁场。这个旋转磁场切割定、转子绕组，分 别在定、转子绕组内感应出对称定子电动势E , E , E ，转子绕组电 & I ,I ,I E ,E ,E 动势 和转子绕组电流 。空载时，轴上没有任何机 械负载，异步电动机所产生的电磁转矩仅克服了摩擦、风阻的阻 转矩，所以是很小的。电机所受阻转矩很小，则其转速接近同步 转速，n≈n1，转子与旋转磁场的相对转速就接近零，即n1-n≈0。 在这样的情况下可以认为旋转磁场不切割转子绕组，则E2s≈0 （“s”下标表示转子电动势的频率与定子电动势的频率不同）， I2s≈0。由此可见，异步电动机空载运行时定子上的合成磁动势F1 即是空载磁动势F10，则建立气隙磁场Bm的励磁磁动势Fm0就是F10， 即Fm0=F10，产生的磁通为Φm0。

三相异步电动机运行特性

三相异步电动机运行特性

第13章 三相异步电动机运行特性
图13-1 异步电动机工作特性曲线
第13章 三相异步电动机运行特性
13.2 转矩特性
三相异步电动机的转矩特性是指在电源电压和频率为额定值，
并且电动机固有参数不变的情况下，电磁转矩与输出功率的关系
特性，即T=f(P2)的关系曲线。 电动机稳定运行时，电磁转矩应与负载制动转矩相平衡，即
即启动电流也将达到最大值，三相异步电动机的启动电流一般可
达额定电流的4～7倍。启动电流的大小是
Ist I2
U1 (r1 r2 )2 (x1 x2 )2
(14-1)
第13章 三相异步电动机运行特性
较大的启动电流是十分有害的，对频繁启动的电动机来说， 会引起电动机过热而温升较高，使电动机绝缘材料老化，使用寿 命减少。对供电变压器来说，当变压器容量有限，输电距离较长 时，大的启动电流将造成变压器输出电压下降，并且会影响到同 一供电线路上的其他设备的正常工作。例如，在电动机启动瞬间， 照明灯会变暗，数控机床会失控等。
(14-2)
第13章 三相异步电动机运行特性
异步电动机启动时，在满足启动转矩的条件下，应尽量减小 启动电流。由式(14-1)和式(14-2)看出，降低启动电流的方法有三 种: 一是降低电源电压；二是增加定子回路电阻或电抗值；三是 增加转子回路电阻或电抗值。加大启动转矩的方法是适当增加转 子电阻。
第13章 三相异步电动机运行特性
空载时，输出功率P2=0，转子电流I2接近于零，转子转速n接 近于同步转速。由负载转矩公式T2=P2/Ω可知，随着负载的增大， 即输出功率的增大，输出转矩也将增大，以达到电磁转矩与负载 转矩平衡。而转子电流增大才能保证电磁转矩增大，也就是说转 子电动势E2s必须增大，因此，转子转速随着负载的增大而下降。 为了保证电动机负载时有较高的效率，转子铜耗不能太大， 因此 负载时转差率限制在比较小的范围内。所以，随着负载的增大， 转速降并不大。三相异步电动机的转速特性是一条稍向下倾斜的 曲线，特性曲线较硬，如图13-1所示。

三相异步电动机单相运行的原因分析及预防措施

三相异步电动机单相运行的原因分析及预防措施

三相异步电动机单相运行的原因分析及预防措施首先，仔细观察电动机单相运行的原因，可以得出以下结论：1.供电系统的问题：单相运行的一个常见原因是供电系统的故障或异常。

如果供电系统中的电源为单相供电的并且其中一个相位发生了故障，那么电动机只能以单相运行。

2.变压器问题：三相异步电动机通常使用变压器将三相电源转换为电动机所需的电压。

如果变压器出现故障或损坏，可能会导致电动机只能以单相运行。

3.电动机内部问题：电动机的内部故障也可能导致只能以单相运行。

例如，电动机的一个相位绕组可能出现断路或短路，使其无法正常工作。

接下来，我们将提出一些预防措施来避免电动机单相运行的情况：1.定期检查供电系统：定期检查供电系统的各个组成部分，特别是电源和配电装置。

如果发现任何问题，如电源故障或配电线路损坏，应及时修复或更换。

2.定期检查变压器：定期检查变压器的工作状态和性能。

如果发现任何故障或损坏，应及时修复或更换。

3.定期维护电动机：定期对电动机进行维护和检修，包括检查绕组的绝缘状况和连接情况。

如发现任何问题，应及时修复或更换。

4.安装过载保护装置：安装过载保护装置可以有效地防止电动机因过载而损坏。

当电动机过载时，保护装置会自动切断电源，保护电动机的安全运行。

5.定期检查工作环境：保持电动机周围的工作环境清洁和整洁，避免灰尘和杂物进入电动机，对电动机绝缘状况产生影响。

总之，造成三相异步电动机单相运行的原因可以是供电系统的问题、变压器问题或电动机内部问题。

为了预防这种情况的发生，需要定期检查供电系统、变压器和电动机，并注意工作环境的清洁和维护。

此外，安装过载保护装置也是十分重要的。

通过以上的预防措施，可以有效地避免三相异步电动机单相运行的问题的发生，确保电动机的正常工作和安全运行。

三相异步电动机运行中常见故障分析与处理

三相异步电动机运行中常见故障分析与处理
Hale Waihona Puke 33电动机轴承与端 盖配合过松或过紧
相应处理：1) 假如电动机轴承与端盖配合过松时，则可在端盖上 镶嵌一个轴套，以满足配合要求：2) 假如轴承与端盖配合过紧时，则 可 将端盖 的 内径加 工到 合适 的配 合尺 寸， 以满 足配 合要 求。
3．4轴承润滑脂过少或油质很差 相应处理：1) 应仔细查看，若发现电动机轴承的润滑脂过少，不 能满足润滑的需要，则应充填润滑脂，使润滑脂充填到轴承室容积的 1／2～2，30 2) 经查看，发现闰滑脂已经变质，不能满足润滑的需要了， 则应 清洗轴 承， 换加合 格的 润滑脂 。 35轴 承 差油封 太 紧 相应处理：经认真检查，若发现电动机轴承蔷El i 封太紧，则应更换 油封并重新垫^ 轴承盖内，以满足要求。 36 电动机与传动机构的连接偏心或传动皮带过紧 相应处理：1) 通过试车检查，若发现电动机与传动机构的连接偏 心，则应及时调整电动机与传动机构的安装位置，对准其中心线，使其 达到能够正常运行为准；2) 若发现电动机与传动机构传动皮带过紧， 则应调整皮带传动装置皮带的张力，直到调整皮带张力满足要求为止。 4结语
科技凰
三相 异步电 动机运 行中常见 故障分 析与处 理
孙立军
( 七台河技师学院，黑龙江七台河154600)
‘
，7脯 要] 三相异步电动机在运行过程中，经常会出现各种各样的故障。因而如何提高三相异步电动机运行的可靠性、使用寿命及工作效
q率，以及时发生的故障及时准确的判断处理，是保证生产平稳运行的重要手段。
1电动机运行中温升过高的原因分析与处理 1．1 由于电源电压过低，会使电动机在额定负栽状态下造成温升 过高
相应处理：1) 如果是因为电源电压过低而出现温升过高时，可用 万用表测量负载及空载时的电压；2) 如果是电动机拖动负载时电压降 低过大，则应更换较粗的电源线以城少线路电压降；3) 如果是电动机 空载 时电 压过 低则应 调整 供电 变压器 供电 电压 。

第19章 三相异步电动机的运行原理

B相
C相
• 利用统一时间相量的概念，将时间相量和空间 相量联系在一起， 画在同一张矢量图上，即为 交流电机理论中的时－空相量图。
§19-1 三相异步电动机转子不转、
转子绕组开路时的电磁关系
4. 感应电动势: 旋转磁场同时切割定转子绕组,在定转子绕组内 将会产生感应电动势E1、E2，根据我们前面所学的 知识可知: E 4.44 f N k
§19-1 三相异步电动机转子不转、
转子绕组开路时的电磁关系
由于三相是完全对称的，所以在分析时仅以A 相为例。下面分析由电流产生的合成旋转磁动势 （基波）的特点： 1）幅值：
F0 1.35
N1k dp1 p
I0
2）转向：逆时针转向，A1—B1—C1 3）转速：相对于定子绕组以角频率 1 2pn1 / 60 旋转，n1为磁动势的同步转速。
§19-2 三相异步电动机转子堵转时 的电磁关系
60 f 2 60 f1 n1 3）转速：相对于转子绕组为 n2 p p 注意：现在定转子被同一个磁通所铰链，所以产生 的电流的角频率是相等的。
4）瞬间位置：
• 同样，把转子电流理解为转子边A2相绕组里的电 流，当A2相电流达到正的最大值时，与它相对应 的磁动势也达到正最大。
§19-2 三相异步电动机转子堵转时 的电磁关系
• 但是关键的一点是：要保证转子侧在折算前后对
整个磁场的影响不能发生改变，即折算前后转子
磁动势没有改变，不影响定子边。 • 根据定、转子磁动势的关系：
F1 F2 F0
可以写成
§19-2 三相异步电动机转子堵转时 的电磁关系
3 4 2 N1k dp1 m2 4 2 N 2 k dp 2 3 4 2 N1k dp1 I1 I2 I0 2 2 p 2 2 p 2 2 p

异步电动机的功率、转矩与运行性能

异步电动机的功率、转矩与运行性能三相异步电动机的功率与转矩关系一、功率关系异步电动机在负载时，负载时，P 1 从电源输入的电功率借助于气隙旋转磁场的作用，作用，从定子通过气隙P M 传送到转子，传送到转子，这部分功率称为电磁功率P mec再扣除转子的机械损耗pmec 再扣除转子的机械损耗P 和杂散损耗，可得转子轴 2 和杂散损耗p , 上输出的机械功率P2 上输出的机械功率消耗于定子绕组的电阻而变成铜耗pCu1消耗于定在转子电子铁心变阻上消耗为铁耗的铜耗pFepCu2pmec + p 正常运行时，转差率很小，正常运行时，转差率很小，转于中磁通的变化频率很低，于中磁通的变化频率很低，通常仅1~ 常仅~3Hz,所以转子铁耗，一般可略去不计。

因此，一般可略去不计。

因此，从传送到转子的电磁功率中扣除转子铜耗后，子铜耗后，可得转换为机械能的总机械功率功率方程式P = 3U1 I1 cos 1 1pcu1 = 3I R12 1PM : pCu 2 : Pm = 1: s : (1 s )可见，转速n越低，s越大，转子铜耗越大'2 2 ' 2pFe = 3I 02 RmR PM = P pCu1 pFe = 3I 1 s ' ' ' PM = 3E2 I 2 cos 2 = 3E2 I 2 cos 2′ ′ pcu 2 = 3I 22 R2 = sPMPm = PM pCu 2 = (1 s ) PM 转差功率P2 = Pm ( pm + pa )二、转矩关系功率等于相应的转矩与机械角速度的乘积。

功率等于相应的转矩与机械角速度的乘积。

P = T Pm = P2 + pm + paT = T2 + Tm + Ta = T2 + T0空载转矩电磁转矩电动机输出的机械转矩机械损耗转矩附加损耗转矩n Pm = (1 s ) PM = PM = PM 1 n1Pm PM = =T 1电磁转矩既等于总机械功率除以转子的机械角速度，电磁转矩既等于总机械功率除以转子的机械角速度，也等于电磁功率除以旋转磁场的同步角速度。

三相异步电动机的各种运行状态

1
8.5三相异步电动机的各种运行状态
8.5.1电动运行状态
T与n方向一致， n<n1，0<s<1， T 为拖动转矩，特性 在第Ⅰ、Ⅲ象限。
2
8.5.2 能耗制动
1能耗制动基本原理
• 三相异步电动机处于电动运 行状态的转速为n，如果突然 切断电动机的三相交流电源， 同时把直流电通入它的定子 绕组，例如开关K1打开、K2 闭合，结果，电源切换后的 瞬间，三相异步电动机内形 成了一个不旋转的空间固定 磁动势，用F=表示。
• 磁通势与转子相对转速为-n
• •
F~的转速，即同步转速为
能耗制动转差率 n
n1
60 f1 p
n1
• 转子绕组感应电动势的大小与频率则为:
E2 E2
f2 f1
7
三相异步电动机能耗制动的等值电路
8
4、能耗制动的机械特性
能耗制动时，铁损耗很小，可以 忽略。这样一来，根据等值电路画出电 动机定子电流、励磁电流及转子电流之 间的相量关系如右图所示。
14
机械功率为 从定子到转子的电磁功率为
转子的铜耗为
说明两部分能量全部消耗在电阻上，一部分消 耗在转子本身的内阻R2上，因R2很小，故能量 大部分消耗在外串电阻RS上。这样可以减小转 子发热程度
15
特点和应用
特点： s>1 ，运行过程中能量消耗多，改变
转子串接电阻，可变速度。 应用：
适用于位能性负载下放重物。
鼠笼式电机转子回路无法串电阻，因此反接制动不能过于 频繁
13
8.5.4 倒拉反转运行
拖动位能性恒转矩负载运行 的三相绕线式异步电动机， 若在转子回路内串入一定值 的电阻，电动机转速可以降 低。如果所串的电阻超过某 一数值后，电动机还要反转， 称之为倒拉反转制动运行状 态。倒拉反转运行时负载向 电动机送入的机械功率是靠 着负载贮存的位能的减少， 是位能性负载倒过来拉着电 动机反转

三相异步电动机工作原理及运行分析2


3 pU 12 r2′ / s T= ′ 2πf1 [(r1 + r ′ / s ) 2 + ( x1σ + x 2σ ) 2 ]
极对数; 式中 p — 极对数 U 1 — 电动机相电压； 电动机相电压； f1 — 定子频率； 定子频率； x 定子绕组的电阻和电抗； r1 、σ 1 — 定子绕组的电阻和电抗； x′ 转子绕组的折算电阻和电抗。 r2′ 、2σ — 转子绕组的折算电阻和电抗。
通过机械特性曲线， 通过机械特性曲线，可以看到三相异步 电动机具有以下一些特点。 电动机具有以下一些特点。 (1)在起动的瞬间，即s=1时的电磁转矩 在起动的瞬间， 在起动的瞬间 时的电磁转矩 称为起动转矩 Tst 。通过数学分析的方法可 起动时，电动机的起动电流很大， 知，起动时，电动机的起动电流很大，但 转子功率因数很小， 转子功率因数很小，而 T = CT Φ m I 2 cos φ 2，故起 动转矩并不很大。 动转矩并不很大。
三相异步电动机 工作原理及运行分析(2) 工作原理及运行分析
复习旧课要点—— 复习旧课要点 1.三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机的工作原理 电动机运行、发电机运行、 电动机运行、发电机运行、制动状态下运行 2.三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 功率、损耗的含义；功率平衡关系； 功率、损耗的含义；功率平衡关系；转矩平 衡方程
sm = ′ r2′ + rst r + ( x1σ + x ′ σ ) 2
2 1 2
=1
此时在转子回路中应串入电阻的折算值 为 r ′ = r + (r ′ + ( x + x′ ) − r ′。若转子回路串入的电 s 阻超过该值， >l，说明电动机的起动转矩 阻超过该值， ， 变小。 变小。
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三相异步电动机的等值电路
• 1、画出三相异步电动机的T形和Γ等值电路， 并说出各元件的名称。 • 2、三相异步电动机的T形等值电路的求法： 利用空载试验和短路试验数据求取，画图 前应该折算。（具体计算公式参看教材 P149~P151或试验指导书P44）
三相异步电动机的T形等值电路元件 名称 • • • • r1_定子绕组电阻 x1_定子绕组漏电抗 r’2_转子绕组电阻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ折算值 x’20 _转子不动时的转子绕组漏电 抗的折算值
三相异步电动机的运行分析
• 1、了解三相异步电动机的T形等值电路 • 2、知道转矩T与功率P的关系，了解三相异 步电动机的损耗。 • 3、能画出三相异步电动机的机械特性曲线， 并能说明其意义。 • 4、了解三相异步电动机的各类工作特性曲 线。 • 5、会做三相异步电动机的空载试验、短路 试验（即堵转试验）和负载试验，并能根 据试验数据进行计算和分析。
0
C sN nN
sm nm
B
1
0 TN Tst
A Tmax
T
工作特性曲线
• 异步电动机的工作特性是指在额定 电压和额定频率下，转差率、输出 转矩、功率因数、定子电流、效率 与输出有功功率的关系。 • 这些特性曲线均可由试验测出。
• 完成三相异步电动机的空载试 验、短路试验（即堵转试验） 和负载试验，并根据试验数据 绘出某些工作特性曲线。
• 实验指导书P41~P43第6、7、 8个实验
• rm _励磁电阻 • xm_励磁电抗 • (1-s) r’2 / s——附加电阻，等效于 电动机的总机械功率。
转矩T与功率P的关系
• T=P/Ω=9550P/n • Ω—旋转角速度，Ω=2πn/60
三相异步电动机的损耗
• 定子铜损、铁损、转子铜损、机械 摩擦损耗和附加损耗
机械特性曲线
s n D