第六篇电机的共同问题1

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1、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

2、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。266266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

3、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=ej120˚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

4、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，266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

5、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

6、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。266一、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。AaZ1Z2＇3I0Z0≈Zm0Z0=∞Zm0CBcba)b)图6-1-3YN，y联结时的零序等效电路AaZ1Z2＇3I0Z0=∞Z0≈Zm0Zm0CBcba)b)图6-

7、1-2Y，yn联结时的零序等效电路绕组联结方式的影响三相绕组的联结方式不会影响漏阻抗的大小，但对零序电流的流通影响很大。对于Y联结，三相同相位的零序电流不能流通，因此在零序等效电路中，Y联结的一侧电路应是开路，即从该侧看进去的零序阻抗Z0=∞；对于YN联结，三相零序电流可沿中线流通，因此YN联结的一侧电路应为通路；对于D联结，三相零序电流可在D绕组内流通，但从外电路看，零序电流既不能流进，也不能流出，因此联结一侧相当于变压器内部短接，但外部看进去应是开路。图6-1-2~6-1-5