異步電動機在實際運行中,電源電壓或頻率不等於額定值,三相電壓或三相負載不對稱的可能性是存在的。例如有功不平衡會引起頻率的波動,無功不平衡會引起電壓的波動,帶單相負載或一相斷線,或發生兩相短路或單相對地短路等,都將使電動機處於不對稱運行狀態,這些狀態稱為電動機的異常運行狀態。
第一節 在非額定電壓和非額定頻率下的運行
一、非額定電壓下運行
為了充分利用材料,電動機在額定電壓下運行時,鐵芯總是處於接近飽和的狀態。當電壓變化時,電機鐵芯的飽和程度隨之而變化,將引起勵磁電流、功率因數和效率等的變化。若實際電壓與額定電壓之差不超過±5%是允許的,對電動機的運行不會有顯著的影響;若電壓超過±5%,對電動機的運行將有大的影響。
1.當A時
如果電動機在的情況下工作,主磁通將增加,由於此時磁路的飽和程度也增加,在磁通增加不多的情況下,勵磁電流將大大增加,使電機的功率因數下降,同時鐵芯損耗隨的增加而增加,導致電機效率的下降,溫升提髙。這時為使電動機安全運行,則必須減少負載,使其處於輕載運行。
如果異步電動機在UN的情況下工作,主磁通將減小v勵磁電流,隨之減小,鐵芯損耗也減少。如果負載一定,電動機的轉速將下降,轉差率增大,轉子電流增加,轉子銅損耗也隨之增加。
若異步電動機輕載運行,由於轉子電流和轉子銅損耗較小,在定子電流的勵磁分量和負載分量中,起主要的作用,從而定子電流A隨的減小而減小,定子的功率因數提髙。同時輕載時的鐵芯損耗起主要作用,效率隨鐵芯損耗的減小而略有提髙。可見,輕載運行時,11的降低對電動機的運行是有利的。在實際應用中,Y-A起動的電動機,在輕載時常接成Y形,以改善電動機的功率因數和效率。
在正常負載的情況下,的降低對電動機的運行是不利的。因為此時的定子電流兩個分量中,負載分量起主要作用,定子電流將隨的增加而增加。雖然由於磁通減小使鐵芯損耗降低,但因銅損耗隨電流的平方增加,時損耗起主要作用,所以,總的損耗還是增加,引起繞組的發熱加劇,效率降低。另外,由於電動機的最大轉矩正比於電壓的平方,若電壓下降太多,還可能出現最大轉矩小於負載轉矩而使電機停轉。可見,如果電動機的負載在額定值附近時,端電壓的下降,將使定子,和轉子的電流增大,電機繞組發熱,效率下降。所以,運行規程規定,電動機額定負載下運行時,電壓波動不能超過額定電壓的±5%。一般電動機也都有低壓保護裝置。
二、非額定頻率下運行
在大多數的情況下,電網的頻率都是保持額定的。但有時由於發電量不足或電網發生故障,頻率會發生變化。如果頻率的變化不超過額定值的±1%,對電動機的運行不會造成嚴重的影響。但如果頻率偏差太大,則會影響電動機的運行。
根據前麵所述,在不計定子繞組的阻抗壓降時,所以,有力當保持電壓不變時,主磁通將與頻率成反比。