电动机缺相运行的现象与原因.docx

电动机缺相运行的现象与原因.docx

《电动机缺相运行的现象与原因.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电动机缺相运行的现象与原因.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电动机缺相运行的现象与原因

电动机缺相运行的现象与原因

电动机缺相运行的现象与原因

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有：

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。

三相异步电动机在停运时,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）星接角接的区别

一相断线运行情况（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.

7）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。

三相异步电动机缺相运行电流探讨

结合工厂实际，运用电力拖动的基本原理，对影响三相异步电动机缺相运行电流大小的因素进行了讨论，指出缺相运行是否过电流与三相异步电动机接法、负载的机械特性、电网电压、负载率有关，并给出了具体数据和实例。

关键词：

异步电动机　缺相　电流　分析　三相异步电动机缺相运行，是低压三相异步电动机最常见的故障。

但遗憾的是，教科书和电工手册中对其电流变化情况，只是笼统地定性描述，缺乏具体数据和详细地技术分析。

（2004年第10期《电世界》杂志的第44页读者信箱栏目，刊登了施凉奎先生的答重庆侠平问《三相异步电动机在缺相运行时，会导致电动机过电流否？

》一文，施凉奎先生认为：

缺相运行时的电动机空载或负载电流，一般都要比正常运行时约大倍。

笔者认为施凉奎先生对三相异步电动机缺相运行电流的分析欠全面，在不同的运行状态下的情况是不一样的。

）为了让广大读者对该问题有一个正确的认识，有必要对三相异步电动机缺相运行电流变化规律进行较全面、科学、准确地分析。

三相异步电动机缺相运行，严格地说，可分为定子缺相和转子缺相两种。

常见的是定子缺相。

本文将对这两类情况的运行电流变化规律进行讨论。

1定子缺相运行

（1）定子Y接法缺相运行如图1所示，正常Y接法运行的定子，无论是一相绕组断线，还是一相电源线断线，都形成另两相绕组反串联接在电源单相线电压Ue下，如图4所示。

每相绕组承担的电压为0.5Ue。

三相正常运行输入功率Pe为：

Pe＝UeIecosφ式中Ie为电机的额定电流。

设cosφ＝常数，缺相运行电机允许输入功率Pd为：

Pd＝2×（0.5UeIecosφ）＝UeIecosφPd／Pe＝1／＝0.577

（1）从

（1）式可看出，在保证电流不超过额定值Ie的条件下，正常Y接法缺相运行时电机的功率只能达到三相运行时的57.7％。

带有某一负载的电机运行中突然缺相运行时，转速会稍微下降，轴负载功率由两相绕组承担，缺相运行电流增大到三相正常运行电流的倍（注意不是大倍），此时，电机往往工作于过负载状态。

（施凉奎先生认为：

缺相运行时的电动机空载或负载电流，一般都要比正常运行时约大倍。

准确地说，三相异步电动机正常Y接法的定子缺相运行时空载或负载电流，约是正常运行时的倍。

）事实上，在低压小型电动机中，仅4kW以下电动机定子采用Y接法，而大量小型电动机采用的是△接法。

（2）定子△接法缺相运行①定子一相电源线断线如图2所示，正常△接法运行的定子，当一相电源线断线时，电机定子形成两相相绕组顺串联（简称支路1）和第三相相绕组（简称支路2）并联接在电源单相线电压下，如图5所示。

由于支路2（第三相相绕组）允许流过的电流仅为额定电流Ie的1／，根据并联电路工作原理，支路1允许流过的电流与其阻抗成反比，只有额定电流Ie的1／

（2），则此时电机允许输入电流Id1为：

Id1＝（1／）Ie+1／

（2）Ie＝（／2）Ie三相正常运行输入功率Pe为：

Pe＝UeIecosφ设cosφ＝常数，缺相运行电机允许输入功率Pd1为：

Pd1＝（Ie／）Uecosφ+2×（0.5Ue）×［Ie／

（2）］cosφ＝（／2）UeIecosφPd／Pe＝1／2＝0.5

（2）从

（2）式可看出，在保证电流不超过额定值的条件下，正常△接法运行的定子，当一相电源线断线时，电机缺相运行时的功率只能达到三相运行时的一半。

带有某一负载的电机运行中突然缺相运行时，转速会稍微下降，电流表显示定子运行电流为三相正常运行显示电流（线电流）的（2／）倍（注意不是大倍），此时，电机往往工作于过负载状态。

由于两个并联支路的阻抗不相等，造成两个支路电流不同相，这两个单相脉振磁势合成一个极坏的椭圆磁势，其效果也接近单相脉振磁势。

②定子一相相绕组断线如图3所示，正常△接法运行的定子，当一相相绕组断线时，电机定子形成一相相电流为0，另两相相绕组有互差1200电角度的两相电流存在，如图6所示。

三相正常运行输入功率Pe为：

Pe＝UeIecosφ设cosφ＝常数，每相绕组允许流过的电流仍为额定电流Ie的1／，则缺相运行电机允许输入功率Pd2为：

Pd2＝（Ie／）Uecosφ+（Ie／）Uecosφ＝（2／）UeIecosφPd2／Pe＝2／／＝2／3=0.667（3）从

（2）式可看出，在保证电流不超过额定值的条件下，正常△接法定子缺相运行时电机的功率只能达到三相运行时的66.7％。

带有某一负载的电机运行中突然缺相运行时，转速会稍微下降，轴负载功率由两相绕组承担，缺相运行电流增大到三相正常运行电流Iz的1.5倍（注意不是大倍），如图6所示，IA=1.5Iz，IB=IC=1.5×（Iz／）=（／2）Iz=0.866Iz。

③定子两相相绕组断线至于△接法定子两相相绕组断线（这种现象较少见），则只出现一个相绕组单独工作。

每相绕组允许流过的电流仍为额定电流Ie的1／，则缺相运行电机允许输入功率Pd3为：

Pd＝Ue（1／）Iecosφ＝（1／）UeIecosφPd／Pe＝1／3=0.333（4）从（3）式可看出，在保证电流不超过额定值Ie的条件下，正常△接法定子缺两相运行时电机的功率只能达到三相运行时的33.3％。

带有某一负载的电机运行中突然缺相运行时，轴负载功率由一相绕组承担，缺两相运行，一相绕组电流增大到三相正常运行相电流的3倍（注意不是大倍），电流表显示定子运行电流为三相正常运行显示电流（线电流）的倍，此时，电机工作于过负载状态。

2转子缺相运行在实际工作中转子缺相运行也较常见。

绕线型异步电动机转子是一个三相电路，三相鼠笼型异步电动机转子是一个多相电路，每一根导体为一相。

无论哪一种转子，正常运行时，三相或多相的转子绕组，都将产生一个旋转磁势。

当绕线型异步电动机转子一相断线后，正常Y接法的转子电路就变成了单相电路。

转子磁势此时为单相脉振磁势。

根据双磁场旋转理论，单相脉振磁势可以分解为幅值相等、转向相反的两个旋转磁势，转子上面就出现两个大小相等、转向相反的旋转磁势。

由于反转磁势切割定子导体，在定子上产生了附加电势，形成定子附加电流，其附加电流频率f2为:

f2=Pn0（1—2Se）／60=（1—2Se）f1式中：

P为电机的极对数；n0为电机的同步转速；Se为电机的额定转差率，一般为0.03左右；f1为电机定子电流频率。

取Se=0.03，则f2=（1—2×0.03）f1=0.94f1从上式可以看出，附加电流频率f2与定子电流频率f1极为接近，这两部分电流复合成一个低频“浪涌”电流，使定子侧电流表指针摆动，电机出现低频噪声。

鼠笼型异步电动机转子缺相，即发生鼠笼转子导条断裂或开焊故障时，电动机定子电流的电流表指针将作周期性摆动，同时电动机转速下降，低于额定值，电机振动增大。

需要指出的是，我们所说的三相异步电动机缺相运行，如果不特别说明，一般是指定子缺相运行。

3影响电动机缺相运行电流大小的其它因素①负载的机械特性前面的分析假定电机所带负载为恒功率负载，即缺相前后，电机输出功率保持不变。

而事实上，电机缺相后，电动机的转速会稍微下降。

对于恒转矩负载，随着电动机的转速稍微下降电动机的输出功率也稍微下降，电动机的转速下降对电动机的电流增大倍数的影响很小可忽略。

但对于离心风机类平方转矩负载，由于功率与转速的立方成正比，随着电动机的转速稍微下降电动机的输出功率将明显下降，如当电动机的转速下降5%，电动机的输出功率将下降14.4%，平方转矩类负载电动机的转速下降对电动机的电流增大倍数的影响不能忽略。

此时，电动机的电流增大倍数将低于前面叙述的计算值，特别是在电动机分析定子△接法一相相绕组断线故障中要引起注意。

可见，电动机的电流增大倍数与负载的机械特性有关。

②电网电压与负载率三相异步电动机在缺相运行时，是否会导致电动机过电流？

在实际工作中，与电网电压高低有很大关系。

因为电动机定子允许在其额定电压的－5%~+10%范围内长期运行，而测试数据表明，当电动机输出功率为额定功率，电动机定子电压超过其额定电压的7%时，Y系列电动机定子电流下降4.8%；当电动机输出功率为额定功率的70%，电动机定子电压超过其额定电压的7%时，Y系列电动机定子电流下降26.4%。

一般情况下，工业用电动机通常在50％～60％额定功率下工作。

此时，电动机定子电压高低对电动机的缺相运行电流大小有很大影响。

而电网电压高低往往决定着电动机定子电压的高低。

正常△接法运行的定子，电动机输出功率为额定功率的70%，三相正常运行电流Iz为额定电流的75%左右，当电动机定子电压超过其额定电压的7%，一相相绕组断线时，如图6所示，IA=1.5×（1－0.264）Iz=1.104×0.75Ie=0.828Ie，IB=IC=0.866Iz=0.866×0.75Ie=0.6495Ie。

由于工业用电动机通常在50％～60％额定功率下工作，电动机定子电压超过其额定电压的7%时，正常△接法运行的定子，当一相相绕组断线时，电流表显示的电动机定子运行电流将不会超过电动机定子的额定电流。

正因为如此，电动机的热继电器过载保护对正常△接法运行的定子缺相运行保护往往失效。

这一点要引起特别注意。

需要指出的是，正常△接法运行的定子缺相运行，尽管电流表显示的电动机定子运行电流不超过电动机定子的额定电流，但只要其中一相绕组流过的电流超过其允许流过的电流（额定电流Ie的1／），该电动机即为工作于过载状态。

如，1台交流380V、75kW三相鼠笼式异步电动机，额定电流为150A。

采用Y/△启动，电动机启动正常，运转10min左右，电动机明显发热，且运转声沉闷。

此时测得电动机三相电流分别为IA=112.8A、IB=64.5A、IC=65.2A，从测量结果可以看出，B、C相电流偏小，且基本相等，而A相电流是B、C相电流的倍。

我们知道，对△接法运行的三相电动机，正常时各相的线电流为各绕组相电流的倍。

由此推定为IA为线电流，IB、IC为相电流，故障原因为电动机缺相运行所致。

后经查实，故障为主接触器一相触点接触不良。

从表面上看三相电流均不超过电动机的额定电流150A，但事实上，电动机已经过载，明显发热。

由于IA=112.8A大于额定电流Ie／＝150/＝86.6A，且A相电流是B、C相电流的倍，根据前面的分析可知，电机已过载。

4结束语三相异步电动机正常Y接法运行的定子，无论是一相绕组断线，还是一相电源线断线，缺相运行电流增大到三相正常运行电流的倍；正常△接法运行的定子，当一相电源线断线时，每相绕组电流增大到三相正常运行时相电流的2倍，电流表显示定子运行电流为三相正常运行显示电流（线电流）的（2／）倍；正常△接法运行的定子，当一相相绕组断线时，一相电流增大到三相正常运行电流的1.5倍，另两相电流为三相正常运行电流的0.866倍；正常△接法运行的定子，缺两相运行，一相绕组电流增大到三相正常运行相电流的3倍，电流表显示定子运行电流为三相正常运行显示电流（线电流）的倍；转子缺相运行，定子侧电流表指针摆动。

缺相运行是否会过电流与电网电压、负载的机械特性、负载率有很大关系。