不平衡電源電壓對電機性能的影響

對于三相電機來說，三相電壓不平衡是一個常見的問題，但我們必須清楚三相電壓不平衡對電機性能的影響。今天，女士將與您就此問題進行交流和分享。

電壓不均勻對電機性能有什么影響

對電機電流的影響

不平衡電壓的負序分量在電機的氣隙中產生與轉子旋轉方向相反的磁場。電壓中的小負序分量可能會使流經繞組的電流遠大于電壓平衡時的電流。流經轉子條的電流頻率幾乎是額定頻率的兩倍，因此轉子條中的電流擠流效應使得轉子繞組的損耗增量遠大于定子繞組的損耗增量。

當電機在不平衡電壓下以額定轉速運行時，電流不規則度很大，約為電壓不平衡度的6-10倍。電流不平順與堵轉運行時的電壓不平順基本相同，但堵轉運行時的視在功率增量很小。

對電機發熱性能的影響

當電機在不平衡電壓下運行時，由于電流和電壓的負序分量，定子損耗增加，因此定子繞組的溫升高于平衡電壓下的溫升。

由于電流的擠壓效應，轉子損耗的增加程度增加。

此外，電壓不平衡通常與正序分量減小有關，使定子正序分量電流增大。

對電機轉矩的影響

當電壓不平衡時，電機的堵轉轉矩、最小轉矩和最大轉矩都會降低。如果電壓不平衡嚴重，電機將無法正常工作。

電壓不平衡與頻率為電源頻率兩倍的振蕩轉矩的產生有關。振蕩轉矩的幅值隨著電壓的正序分量和負序分量的乘積線性增加。當不平衡度fu=0.05時，振蕩轉矩的峰值在額定轉矩的25%以內。當振蕩扭矩的臨界扭轉頻率接近2倍工頻時，整個軸系可能產生不允許的扭轉振動。

影響電機的滿載轉速

當電機在不平衡電壓下滿負荷運行時，轉差率隨著轉子附加損耗的增加而增加，因此轉速會略有下降。

導致電機噪聲和振動增加

隨著電壓(電流)不平衡的增加，電機的噪聲和振動可能會增加。振動可能會損壞電機或整個驅動系統。

電機以降低的速度運行，以防止過熱

在與交流電機電源相連的三相電壓系統中，當負序分量(至少是電機的熱時間常數)超過正序分量的1%時，電機的允許輸出功率應低于額定功率，以減少電機損壞的可能性。電機運行時，建議電壓不平衡不超過5%；粗糙度根據公式(1):確定

在公式(1)中：

Un——電源電壓中負序分量的均方根值；

Up——電源電壓中正序分量的均方根值。

電壓不平衡百分比的計算

電機用戶可以通過公式(2)和(3)方便地從三相電壓讀數中確定電壓的不平衡百分比 u (%)，取較大值作為評估結果。

在公式(2)和(3)中

Umax——最大三個電壓值(v)；

Umin——三個電壓值中的最小值(v)；

Up——三個電壓值的平均值(v)。

電壓不均勻性(不平衡率)計算示例

目前，測量一個電路提供的三相電壓分別為220伏、215伏和210伏。請計算三相電壓不平衡百分比 u (%)。

根據問題中給出的三相電壓值：

三相電壓平均值為Up=(220 215 210)/3=215伏。

三個電壓值的最大值和最小值與平均值之差的絕對值為5V。

三相電壓不平衡率為 u=5/215 100%=2.33%。

通過分析計算，三相電壓系統的實際負序分量在正序分量中所占的百分比可高達18%，遠高于計算值。如果電壓不平衡百分比超過5%，則需要研究電流的負序分量。

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