电机不对称运行.pptx
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1、1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理(汤书汤书p258)1.1 三相对称系统的概念、表达,不对称问题引入三相对称系统的概念、表达,不对称问题引入三相对称系统的瞬态表达式:ABC三相对称系统的向量表达式1:以A相为参考向量三相对称系统的向量表达式2:只有一个独立变量U,用一个用一个U即可表示整个对称三相系统即可表示整个对称三相系统大小相等、相差120度正序:ABC 负序:ACB 零序:A B C 同相 没有相差正序、负序均是对称系统1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理(汤书汤书p258)1.1 三相对称系统的概念、表达,不对称问题引入三相对称系统的概念、表达,不对称问题引入则
2、三相对称系统的向量表达式引入复数算子a:复数算子a的一些特性只有一个独立向量U,用一个向量用一个向量U即可表示整个对称三相系统即可表示整个对称三相系统!ABC1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理(汤书汤书p258)1.1 三相对称系统的概念、表达,不对称问题引入三相对称系统的概念、表达,不对称问题引入不对称三相系统的瞬态表达式:不对称三相系统的向量表达式:以A相为参考向量有5个独立变量大小不相同相差不是120度但频率是相同的多种原因引起ABC1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理(汤书汤书p258)1.1 三相对称系统的概念、表达,不对称问题引入三相对称系统的概念、表达,不对
3、称问题引入对称三相系统的求解,已经学习和掌握。用一相的等效电路求解不对称三相系统的求解,该怎么办?转换对称分量法ABCABC等效电路是由对称系统构建的1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理(汤书汤书p258)1.2 不对称与对称系统的转换对称分量法不对称与对称系统的转换对称分量法要求解不对称三相系统,就需要将不对称转换为对称系统转换的方法:对称分量法对称分量法;转换的思想:把不对称的三相系统分解为相序分别为正、负、零的三个独把不对称的三相系统分解为相序分别为正、负、零的三个独立的对称系统的叠加立的对称系统的叠加转换的思路:转换的思路:a。假设假设有独立对称系统有独立对称系统U+,U,U
4、o,其叠加,其叠加正好正好构成不对称三相系统;构成不对称三相系统;b。如果能够如果能够找到这三个对称系统的表达式,找到这三个对称系统的表达式,则假设成立则假设成立;c。相应的,不对称的三相系统。相应的,不对称的三相系统也就分解也就分解成了三个独立的对称系统成了三个独立的对称系统U+,U,Uo,三个独立变量+两个相对角度变量1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理 1.2 不对称与对称系统的转换对称分量法不对称与对称系统的转换对称分量法转换的推导1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理 1.2 不对称与对称系统的转换对称分量法不对称与对称系统的转换对称分量法1。对称分量法的基本原理。
5、对称分量法的基本原理 1.2 不对称与对称系统的转换对称分量法不对称与对称系统的转换对称分量法1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理 1.3 物理解释物理解释 1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理 1.3 物理解释物理解释不对称不对称三相系统分解为三个独立的对称系统:三相系统分解为三个独立的对称系统:正序系统正序系统、负序系统负序系统和和零序系统零序系统1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理 1.3 物理解释物理解释 例例1设有一不对称三相电压请将其分解为对称分量。1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理 1.3 物理解释物理解释 例例1设有一不对称三相电压请将
6、其分解为对称分量。注意每一个对称系统又有abc三个分量1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理 1.3 物理解释物理解释 例例2设有一不对称三相电压请将其分解为对称分量。注意其物,记住结论理含义通入三相对称绕组,结果怎样?1。对称分量法的基本原理。对称分量法的基本原理 1.3 物理解释及算例物理解释及算例(1)正序、负序和零序系统都是对称系统。当求得各个对称分量后,再把各相的三个分量叠加叠加便得到不对称运行情形。(2)不同相序可能具有不同的阻抗参数:即存在相应的正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗,其电流流经电机和变压器具有不同物理性质。(3)对称分量法根据叠加原理,只适用于线性参数的电路中。结
7、论2。对称分量法应用。对称分量法应用2.1 椭圆形磁场分析椭圆形磁场分析引入引入我们知道:三相对称绕组通以三相对称电流产生空间正弦分布的圆形旋转磁场我们知道:三相对称绕组通以三相对称电流产生空间正弦分布的圆形旋转磁场而三相对称绕组中通以不对称三相电流则产生空间仍然是正弦分布的椭圆而三相对称绕组中通以不对称三相电流则产生空间仍然是正弦分布的椭圆形旋转磁场。形旋转磁场。但椭圆形旋转磁场是如何产生的呢?现在可以用对称分量法加以解释:但椭圆形旋转磁场是如何产生的呢?现在可以用对称分量法加以解释:不对称三相电流流过对称三相绕组的基波磁势不对称三相电流流过对称三相绕组的基波磁势l将不对称的三相系统分解为三
8、个对称的系统,即正序系统、负序系统和零序系统。l每相电流分解为三个分量,每相磁势也可分解为三个分量。l当正序电流流过三相绕组时,产生正向圆形旋转磁势,亦称正序圆形旋转磁势l当负序电流流过三相绕组时,产生负向圆形旋转磁势l当0序电流流过三相绕组时,产生?磁势2。对称分量法应用。对称分量法应用2.1 椭圆形磁场分析椭圆形磁场分析 当电流为不对称三相电流时,将其分解为正当电流为不对称三相电流时,将其分解为正弦、负序和零序三个对称分量,它们分别产生弦、负序和零序三个对称分量,它们分别产生各自的磁场。它们幅值一般不相同。各自的磁场。它们幅值一般不相同。正序分量正序分量产生正向圆形同步旋转磁场产生正向圆形
9、同步旋转磁场F+F+负序分量负序分量产生反向圆形同步旋转磁场产生反向圆形同步旋转磁场F F 零序分量零序分量不产生磁场不产生磁场任一瞬间的合成磁势可看成由正向磁势任一瞬间的合成磁势可看成由正向磁势F+F+和反和反向磁势向磁势F-F-两个分量叠加而成,其在空间仍按两个分量叠加而成,其在空间仍按正正弦分布。弦分布。用旋转矢量表示为空间矢量和,不同时刻,用旋转矢量表示为空间矢量和,不同时刻,有不同的振幅,其端点轨迹为一椭圆,有不同的振幅,其端点轨迹为一椭圆,所谓的双所谓的双旋转理论旋转理论2。对称分量法应用。对称分量法应用2.1 椭圆形磁场分析椭圆形磁场分析椭圆形旋转磁场是一般化的、现实中普遍存在的
10、一种磁场是一般化的、现实中普遍存在的一种磁场圆形旋转磁场圆形旋转磁场是其一个理想化的特例,只由正序或负序电流产生是其一个理想化的特例,只由正序或负序电流产生事实上,事实上,脉振磁场也是其另一个特例:也是其另一个特例:脉振磁场是由单相绕组中通以单相正弦电流产生的,我们也可将其脉振磁场是由单相绕组中通以单相正弦电流产生的,我们也可将其看出是三相对称绕组中通以了三相不对称电流(如看出是三相对称绕组中通以了三相不对称电流(如IaIaI,IbI,Ib0,Ic0,Ic0 0),故也可用对称分量法对脉振磁场进行分析。),故也可用对称分量法对脉振磁场进行分析。与椭圆形旋转磁场可看成正向圆形旋转磁势与椭圆形旋转
11、磁场可看成正向圆形旋转磁势F+F+和反向圆形旋转磁势和反向圆形旋转磁势F-F-的合的合成类似成类似脉振磁场也可看成正向圆形旋转磁势脉振磁场也可看成正向圆形旋转磁势F+F+和反向圆形旋转磁势和反向圆形旋转磁势F-F-的合成。的合成。区别在于:合成椭圆形旋转磁场的区别在于:合成椭圆形旋转磁场的F+F+、F-F-幅值不等,而合成脉振磁场的幅值不等,而合成脉振磁场的F+F+、F-F-幅值相同幅值相同.2。对称分量法应用。对称分量法应用2.2 单相感应电动机原理分析(汤书单相感应电动机原理分析(汤书p201/p388)一、一、结构:定子为单相绕组(工作绕组,但通常还有起动绕组或辅助绕组);转子为鼠笼式。
12、二、工作原理(只有工作绕组时只有工作绕组时)单相交流绕组通入单相交流电流产生脉动磁动势,其可分解为F+、F-,建立起正转和反转磁场+、-,这两个磁场切割转子导体,产生感应电动势和感应电流,从而形成正反向电磁转矩T+、T-,叠加后即为推动转子转动的合成转矩T。定子两相绕组定子两相绕组:m 主绕组,工作绕组 a 辅助绕组,起动绕组转子为鼠笼式绕组转子为鼠笼式绕组 2。对称分量法应用。对称分量法应用2.2 单相感应电动机原理分析单相感应电动机原理分析l2、分析方法1 对称分量法 辅助绕组开路时辅助绕组开路时 Ia0 对称分量法分解成对称分量2 双旋转磁场理论正序旋转磁场Fm+负序旋转磁场Fm合成脉振
13、旋转磁场Fm设电动机转速为n,则对正转磁场而言,转差率为s+;为对反转磁场而言,转差率为s-双旋转理论分双旋转理论分析析当作不对称状当作不对称状态的三相电机态的三相电机2。对称分量法应用。对称分量法应用2.2 单相感应电动机原理分析单相感应电动机原理分析正序等效电路正序等效电路:正序电压,产生正序电流,建立正向旋转磁场,产生正向转矩,拖动转子同方向旋转。正序转差率正序转差率 2。对称分量法应用。对称分量法应用2.2 单相感应电动机原理分析单相感应电动机原理分析负序等效电路负序等效电路:负序电压,产生负序电流,建立负向旋转磁场,产生反向转矩,与转子旋反向转矩,与转子旋反向转矩,与转子旋反向转矩,
14、与转子旋转方向相反转方向相反转方向相反转方向相反。阻力转矩负序转差率负序转差率 2。对称分量法应用。对称分量法应用2.2 单相感应电动机原理分析单相感应电动机原理分析零序电压与零序电流l三相异步电机一般不接中线,可不考虑零序电流。(零序磁场不存在,等效电路不存在,不考虑)电机本体参数,不含s2。对称分量法应用。对称分量法应用2.2 单相感应电动机原理分析单相感应电动机原理分析3、单相感应电动机等效电路、单相感应电动机等效电路辅助绕组开路时辅助绕组开路时 电压分量电流分量注意:等效电路的推导,不是基于三相电机单相通电2。对称分量法应用。对称分量法应用2.2 单相感应电动机原理分析单相感应电动机原
15、理分析4、辅助绕组开路时的转矩计算、辅助绕组开路时的转矩计算注意负号的含义2。对称分量法应用。对称分量法应用2.2 单相感应电动机原理分析单相感应电动机原理分析5、辅助绕组开路时的转矩、辅助绕组开路时的转矩1 1起动转矩等于零起动转矩等于零当sl时,T+T-,T0,单相电机仅一个绕组工作不能自行起动。2 2转转动动后后单单相相电电机机可可以以在在一一个个绕绕组组情情况下运行况下运行转子转动时,则Z+Z-,T+T-,TO,由于有负序转矩存在,所以其过载能力和效率均有所降低。3 3理想空载状态也达不到同步转速理想空载状态也达不到同步转速 因有负序转矩存在,即使转轴上不带任何负载,转子电流也不可能约
16、为零,单相电机达不到接近同步转速。2。对称分量法应用。对称分量法应用2.2 单相感应电动机原理分析单相感应电动机原理分析三、单相感应电动机的起动与运行1.分相起动/单相运行电动机电容起动电动机:转向:由起动绕组转向工作绕组;电容运行电动机:实质为两相异步电动机;电阻起动电动机:起动转矩小,只适用于比较容易起动的场合。2.罩极电动机结构特点:凸极定子,工作绕组为集中绕组,极靴表面的某处开槽,小极部分罩短路环(即为罩极绕组);工作特点:电动机起动转矩很小,只适用于小型风扇、电动模具及电唱机中,容量一般在3040瓦以下电容起动电动机 l合理选择电容器和主辅绕组匝数,使起动时气隙磁场接近圆形旋转磁场。
17、可以有较高的起动较高的起动转矩转矩。l电动机起动后,在离心力作用下断开常闭触点,自动切断辅助电路单相运行单相运行 电容运行电动机 l额定负载时有接近圆形旋转磁场,性能性能较好l起动时椭圆度差,起动转矩小l空载有负序磁势,空载电流大,损耗大双值电容电动机双值电容电动机l在辅助绕组回路中串接两个并联的电容器l运行电容CR固定接入辅助绕组电路l起动电容Cs在起动时接入,起动后靠离心开关Q断开l电机有较好的起动和运行性能6、单相异步电动机的起动、单相异步电动机的起动l电阻起动单相电动机电阻起动单相电动机只要两个回路的阻抗不同,Im、Ia便不同相位,从而建立旋转磁场,产生电磁转矩 结构简单,起动转矩结构
18、简单,起动转矩低低7、罩极电动机 l罩极绕组 短路环 l穿过短路环与不穿过短路环的两部分磁场有时间相位差两个磁场在空间和时间上不同相 l合成磁场是椭圆形合成磁场是椭圆形旋转磁场,旋转方向从未罩极部分转向罩极部分 12123kEkIk2。对称分量法应用。对称分量法应用2.3 三相变压器不对称运行分析三相变压器不对称运行分析2。对称分量法应用。对称分量法应用2.3 三相变压器不对称运行分析三相变压器不对称运行分析 参考许书参考许书 p205 11-2三相变压器不对称运行状态的主要原因:外施电压不对称外施电压不对称。三相电流也不对称。各相负载阻抗不对称各相负载阻抗不对称。当初级外施电压对称,负载不对
19、称、三相电流不对称。不对称的三相电流流经变压器,导致各相阻抗压降不相等,从而次级电压也不对称。外施电压和负载阻抗均不对称外施电压和负载阻抗均不对称。本节着重本节着重:以Y,yn三相变压器,不对称运行(单相负载)的分析为例,说明分析方法。建立正序阻抗、负序阻抗及零序阻抗的物理概念相电压中点浮动的原因及其危害2。对称分量法应用。对称分量法应用2.3 三相变压器不对称运行分析三相变压器不对称运行分析将三相不对称电流、电压分解为三组对称分量后,不对称问题的求解就转化为了对三组正序、负序、零序等效电路的求解:正序等效电路,与以前电机学中的对称系统完全一样,其正序电流所遇到的阻抗。用简化等效电路:rk+x
20、k+UA+-Ua+.IA+=-Ia+.2。对称分量法应用。对称分量法应用2.3 三相变压器不对称运行分析三相变压器不对称运行分析负序等效电路,虽然相序与正序相反但物理结构上完全相同,其正序电流所遇到的阻抗。用简化等效电路:rk-xk-UA-Ua-.IA-=-Ia-.2。对称分量法应用。对称分量法应用2.3 三相变压器不对称运行分析三相变压器不对称运行分析零序电流所遇到的阻抗零序电流所遇到的阻抗1.零序电流在三相变压器绕组中的流通情况2.零序电流产生的磁通在三相变压器铁芯中流通路径3.如能流通,则存在相应的零序等效电路4.零序激磁阻抗测量方法(简要)2。对称分量法应用。对称分量法应用2.3 三相
21、变压器不对称运行分析三相变压器不对称运行分析1.零序电流在变压器绕组中的流通!零序电流在变压器绕组中的流通!l零序电流能否流通与三相绕组的连接方式有关。零序电流能否流通与三相绕组的连接方式有关。Y接法中无法流通 YN接法可以流通D接法线线电电流流不能流通零序电流,但其闭合回路能为零序电流提供通路,即相相电电流流中可能有零序电流。(如果一侧有零序电流,通通过过感感应应也会在D接法每相绕组中产生零序电流。)Y,y;Y,d;D,y;D,d无零序电流无零序电流YN,d和D,yn接法如YN、yn中有零序电流,d、D每相中也感感应应零序电流,线电流则没有。(后面有分析)YN,y和Y,yn接法即使YN、yn
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