三相异步电动机单相使用研究

覃桂全

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江　齐齐哈尔　161000）

三相异步电动机单相使用研究

覃桂全

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161000）

三相异步电动机具有结构简单，运行可靠，坚固耐用，价格便宜，维修方便等一系列优点。与同容量的直流电动机相比，异步电动机还具有体积小，重量轻，转动惯量小的特点。因此，在工矿企业中异步电动机得到了广泛的应用。

三相鼠笼型电动机；单相电网；电抗；容抗

三相异步电动机接在单相电网运行，如图1所示一般是在某一相上接一电容来完成。

图1　等值电路图

从等值电路图1中可以看到，三相电路中的电流I1、I2、I3其负载性质是不一样的，有两相为阻感式，而另一相为阻感与电阻电容并联，况且三相又不对称，这对普通结构的三相交流鼠笼型电动机是很不理想的。这是因为在不对称的三相交流电路中，电动机定子绕组中流过的是三相不对称电流。

为研究分析方便，把不对称的三相电流分解为正序和逆序两组对称的电流。逆序电流产生之逆序磁场相对于转子属于高转差，即S2=2S0，因而在转子中感应出具有较高频率的电流。这样的电流产生较大的涡流损失，该损失可达电动机额定功率的30%～40%，必然将使其温度升高，况且由于转子频率的增加，在涡流的作用下，使转子有效电阻增大。对深槽和双鼠笼电动机可满足此条件，而对于普通结构转子的电动机则不甚理想。有人曾研究出的实心转子电动机，它既实用于三相交流电网，也可以用于单相电网。但是这种电动机的效率也很低，且功率不能太大。不过对于这种类型电动机，如果电容值选择合适，作为单相运行是比较理想的。为确定电容C值，从等效电路分析，对于一台三相异步电动机，定子绕组每相阻抗为：

ZΦ=RΦ+jXΦ

式中RΦ相绕组的直流电阻，XΦ每相绕组之电抗在工程计算中，ZΦ1=ZΦ2=ZΦ3，有电容C的存在，并接在单相电网，则经过定子各相绕组的电流分别为：

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）

人们的意图是通过选择合适的电容C值，使I1=I2=I3，用加电容的办法是很不容易实现三相电流对称的，为了衡量其对称程度，人们引用了不平衡系数的概念，并用此来评价三相电路的不平衡程度，以作为选择合适电容C值的根据。大家知道，对于任何不平衡的三相电路，均可以用对称分量法，分解为正序和逆序两个平衡系统，若分解正序电流为IZ，逆序电流为IF，则定义这两个电流之比的百分数为不平衡系数Kj。Kj=（IF/IZ）%。本文用降析法求不平衡系数，由此再求电容C的值，等效电路中特用公式，求出之三个电流I1、I2、I3，求其模之差值ΔI和差值之平均值ΔICP，再求出三个电流之平均值ICP，用差值平均值与电流平均值之比来确定不平衡系数即：

为确定不平衡系数的最小值，需将上式中的Kj1、Kj2、Kj3分别对XC求导，并令其为零，进而确定的最小值。但是如此所得到的方程将具有较复杂形式和较高阶次，求解起来也是十分困难的，为此可做一些近似计算，忽略一些条件，以降低方程阶数。

同理将经过适当变换，可得出如下诸式：

注意到实心转子或深槽双笼型三相异步电动机短路参数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

在对前两个值KI1=KI2=24%，这样可按式子关系，由电动机之短路电抗Xφ0确定电容之容抗XC0，并进一步求出电容C值，通常XC值可在下式范围内选定，1.7 Xφ0≤XC≤3 Xφ0电动机之短路电抗Xφ0为与其短路阻抗IK相等，这样可求出

式中UH电动机额定电压（伏），IQ电动机额定电流（安）

由Xφ0按式确定XC，在根据求电容C的值，式中W=2πf电角频f电网频率这样可由下式出电容。

［1］郭晓波.电机与电力拖动系统［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2007.

［2］关铁坚详.电机学［M］．北京：人民教育出版社，2000.

［3］陈坚主.电力电子学［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，广东新兴人，大学本科，工程师，主要研究方向：电气工程及其自动化。