第六篇电机的共同问题1.docVIP

第六篇 电机的共同问题 前面几篇分电机的种类进行了讨论，本篇主要讨论几种电机的共同问题，包括不对称运行、热交换和机电能量转换原理等。 前面所研究的内容都是在对称三相电压供电的情况下，在实际中，电源电压可能会出现不对称的情况，将给电机的运行带来一些不良的影响。 各种电机中都存在各种损耗，这些损耗将转化为热能，使电机的温度升高。当温度超过一定限度时，绝缘材料将迅速老化，减少电机的使用寿命。除了要减少损耗外，还要改善冷却条件，使热量有效的散发出去。 前面只分析了几种经典类型的电机，还有其他种类的机电能量转换装置，它们的用途和结构虽然各有差别，但其基本原理却是相同的。本篇将进一步研究各种旋转电机中机电能量转换的原理；能量转换过程，耦合场的作用，并导出能量转换的条件，以及此条件在各种电机中的具体体现；使读者对各种电机中的能量转换机制有一个总体概念，并为今后分析各种特殊和新型电机提供理论基础。  第一章 电机的不对称运行 在实际运行中，电源电压可能会出现不对称的情况，如带有较大的单相负载，如单相电炉、电焊机和电力机车等，或者照明负载三相分布不平衡，或者一相断电检修，或者由于雷击、碰线等事故而引起的不对称短路等。不对称运行会使电机损耗增大，效率降低，温度升高，引起振动和过电压，甚至无法正常工作，因此需要研究电机的不对称运行。分析交流电机不对称运行的主要方法是对称分量法。 第一节 对称分量法 对于三相对称电路，若外加电源不对称，总可以把不对称的电源电压分解成正序、负序和零序三组对称电压；即： （6-1-1） 式中，、、为一组对称的正序电压，其中B相的正序电压滞后于A相正序电压以120?，C相正序电压又滞后于B相正序电压以120?；、、为一组对称的负序电压，其中B相的负序电压超前于A相负序电压以120?，C相负序电压又超前于B相负序电压以120?；为零序电压，三相的零序电压为同大小、同相位，故零序电压实质是一组单相电压；a=e j120? 为复数算子。 、、就称为原来的不对称电压的对称分量，如图6-1-1所示；求解式（6-1-1），可得不对称电压的正序、负序和零序分量为： （6-1-2） 对于电流，同样可以有式（6-1-1）和式（6-1-2）这样的分解和合成。 当电机为对称，且不考虑饱和时，我们可以应用叠加原理。首先将不对称的电压分解为对称分量，分别求出正序、负序和零序电压在电机中所产生的各序电流和转矩，然后把它们叠加起来，得到总的电流和转矩，这就是对称分量法。所以对称分量法的实质就是，把一个不对称运行问题分解成正序、负序和零序三个彼此独立的对称运行问题，再把结果叠加。由于计算对称问题时，只要抽出一相计算即可，故整个计算得以简化。 a) b) c) d) 图6-1-1 不对称电压与对称分量的关系 a) 正序分量 b)负序分量 c)零序分量 d) 对称分量合成 各序电流单独流过电机时，所遇到的阻抗称为相序阻抗。正序电流所遇到的阻抗称为正序阻抗；负序电流所遇到的阻抗称为负序阻抗；零序电流所遇到的阻抗称为零序阻抗。电机中各相序阻抗是不同的，尤其是旋转电机，因此应用对称分量法就更加必要。 [例6-1-1] 有一组三相不对称电流，=500/0°A，=520/-125°A，=49/-235°A试求这组电流的对称分量。 解 根据对称分量的计算公式，可知正序分量、负序分量和零序分量分别为： 第二节 变压器的不对称运行 当变压器不对称运行时，由于内部的漏阻抗压降较小，故电流不对称对电压的不对称度影响不大；但在某种绕组联结（例如Y，yn联结）和某些磁路系统（例如各相具有独立的磁路）时，负载的不对称可能引起电压的显著不对称，致使变压器无法正常工作。 一、变压器的相序阻抗 1．正、负序阻抗 由于变压器是静止的，正、负序电流均是对称的，仅存在B相超前还是C相超前的差别，对变压器的电磁本质没有什么不同，因此正、负序系统的等效电路相同，与以前所讨论的对称系统等效电路是一样的，正、负序阻抗相等，即Z-=Z+。 2．零序阻抗 零序阻抗比较复杂，不仅与三相变压器绕组的联结方式有关，而且与磁路的结构有关。 A a Z1 Z2＇ 3I0