三相異步電動機單相使用研究

覃桂全

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江　齊齊哈爾　161000）

三相異步電動機單相使用研究

覃桂全

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

三相異步電動機具有結構簡單，運行可靠，堅固耐用，價格便宜，維修方便等一系列優點。與同容量的直流電動機相比，異步電動機還具有體積小，重量輕，轉動慣量小的特點。因此，在工礦企業中異步電動機得到了廣泛的應用。

三相鼠籠型電動機；單相電網；電抗；容抗

三相異步電動機接在單相電網運行，如圖1所示一般是在某一相上接一電容來完成。

圖1　等值電路圖

從等值電路圖1中可以看到，三相電路中的電流I1、I2、I3其負載性質是不一樣的，有兩相為阻感式，而另一相為阻感與電阻電容并聯，況且三相又不對稱，這對普通結構的三相交流鼠籠型電動機是很不理想的。這是因為在不對稱的三相交流電路中，電動機定子繞組中流過的是三相不對稱電流。

為研究分析方便，把不對稱的三相電流分解為正序和逆序兩組對稱的電流。逆序電流產生之逆序磁場相對于轉子屬于高轉差，即S2=2S0，因而在轉子中感應出具有較高頻率的電流。這樣的電流產生較大的渦流損失，該損失可達電動機額定功率的30%～40%，必然將使其溫度升高，況且由于轉子頻率的增加，在渦流的作用下，使轉子有效電阻增大。對深槽和雙鼠籠電動機可滿足此條件，而對于普通結構轉子的電動機則不甚理想。有人曾研究出的實心轉子電動機，它既實用于三相交流電網，也可以用于單相電網。但是這種電動機的效率也很低，且功率不能太大。不過對于這種類型電動機，如果電容值選擇合適，作為單相運行是比較理想的。為確定電容C值，從等效電路分析，對于一臺三相異步電動機，定子繞組每相阻抗為：

ZΦ=RΦ+jXΦ

式中RΦ相繞組的直流電阻，XΦ每相繞組之電抗在工程計算中，ZΦ1=ZΦ2=ZΦ3，有電容C的存在，并接在單相電網，則經過定子各相繞組的電流分別為：

I1=UH（RΦ+jXΦ-jXC）/（RΦ+jXΦ）（3RΦ+3jXΦ-jXC）

I2=UH（RΦ+jXΦ-jXC）/（RΦ+jXΦ）（3RΦ+3jXΦ-jXC）

I3=UH/（3RΦ+3jXΦ-jXC）

人們的意圖是通過選擇合適的電容C值，使I1=I2=I3，用加電容的辦法是很不容易實現三相電流對稱的，為了衡量其對稱程度，人們引用了不平衡系數的概念，并用此來評價三相電路的不平衡程度，以作為選擇合適電容C值的根據。大家知道，對于任何不平衡的三相電路，均可以用對稱分量法，分解為正序和逆序兩個平衡系統，若分解正序電流為IZ，逆序電流為IF，則定義這兩個電流之比的百分數為不平衡系數Kj。Kj=（IF/IZ）%。本文用降析法求不平衡系數，由此再求電容C的值，等效電路中特用公式，求出之三個電流I1、I2、I3，求其模之差值ΔI和差值之平均值ΔICP，再求出三個電流之平均值ICP，用差值平均值與電流平均值之比來確定不平衡系數即：

為確定不平衡系數的最小值，需將上式中的Kj1、Kj2、Kj3分別對XC求導，并令其為零，進而確定的最小值。但是如此所得到的方程將具有較復雜形式和較高階次，求解起來也是十分困難的，為此可做一些近似計算，忽略一些條件，以降低方程階數。

同理將經過適當變換，可得出如下諸式：

注意到實心轉子或深槽雙籠型三相異步電動機短路參數Xφ0、Rφ0之模相等，即Xφ0=Rφ0待入方程中解出：

XC01=1.4 Xφ0

XC02=2.2 Xφ0

XC03=0.85 Xφ0

在對前兩個值KI1=KI2=24%，這樣可按式子關系，由電動機之短路電抗Xφ0確定電容之容抗XC0，并進一步求出電容C值，通常XC值可在下式范圍內選定，1.7 Xφ0≤XC≤3 Xφ0電動機之短路電抗Xφ0為與其短路阻抗IK相等，這樣可求出

式中UH電動機額定電壓（伏），IQ電動機額定電流（安）

由Xφ0按式確定XC，在根據求電容C的值，式中W=2πf電角頻f電網頻率這樣可由下式出電容。

［1］郭曉波.電機與電力拖動系統［M］．北京：北京航空航天大學出版社，2007.

［2］關鐵堅詳.電機學［M］．北京：人民教育出版社，2000.

［3］陳堅主.電力電子學［M］．北京：高等教育出版社，2002.

The Applied Research of Single-phase Three-phase Asynchronous Motor

QIN Gui-quan
（Qiqihar Second Machine Tool（group）co.，LTD.，Qiqihar，Heilongjiang 161000，China）

The three-phase asynchronous motor has simple structure，reliable operation，strong and durable，cheap，convenient maintenance and so on a series of advantages.Compared with the capacity of dc motor，asynchronous motor has small volume，light weight，the characteristics of moment of inertia of small.Therefore，in the asynchronous motor has been widely used in industrial and mining enterprises.

three-phase squirrel-cage motor；Single phase power grid；Reactance；Capacitive reactance

TM343

A

2095-980X（2015）10-0032-02

2015-09-23

覃桂全（1982-），男，廣東新興人，大學本科，工程師，主要研究方向：電氣工程及其自動化。