電動機星-三角變換啟動前后繞組電流相序分析

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(西安電力高等?？茖W(xué)校，西安 710032)

0 引 言

鼠籠式異步電動機啟動電流是電機額定電流的5～7倍。大中型鼠籠式電動機采用降壓啟動的方式可以減小啟動電流，從而減小電動機啟動對電網(wǎng)的沖擊。星-三角變換降壓啟動投資少，控制簡單，常用于運行時定子繞組為三角形接線的電動機。這種方式在啟動時電動機定子繞組星形連接，待電動機啟動后再切換成三角形連接進入正常運行狀態(tài)[1]。由于三角形連接，有兩種連接順序，實踐中常有“切換成三角形連接后，會不會造成電動機定子電流逆序，導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩方向與啟動轉(zhuǎn)向相反，造成更大的沖擊電流”的疑問。

文中通過對電動機定子繞組兩種三角形連接的定子電流相序的分析，指出兩種接法定子電流相序均與切換前星形連接時一致，不會發(fā)生逆序和反向的現(xiàn)象。

1 電動機定子繞組的兩種三角形接法

1.1 定子繞組的星形連接

如圖1所示電動機定子三相繞組，A相繞組為AX，B相繞組為BY，C相繞組為CZ。其中首端為A、B、C，尾端為X、Y、Z。電動機啟動時三相繞組星形連接，繞組尾端X、Y、Z連接在一起，首端A、B、C引出接三相電源。

圖1 電動機定子繞組的星形連接

1.2 定子繞組的兩種三角形連接

電動機啟動后，電動機繞組由星形連接切換為三角形連接，有兩種接法。第一種接法如圖2所示，A相繞組首端A與C相繞組尾端Z相連，B相繞組首端B與A相繞組尾端X相連，C相繞組首端C與B相繞組尾端Y相連。

圖2 電動機定子繞組的第一種三角形連接

第二種接法如圖3所示，A相繞組首端A與B相繞組尾端Y相連，B相繞組首端B與C相繞組尾端Z相連，C相繞組首端C與A相繞組尾端X相連。

圖3 電動機定子繞組的第二種三角形連接

2 變換前后電動機定子繞組電流相序分析

2.1 星形連接時定子繞組電流相序

一般認為三相電源對稱，電動機定子三相繞組對稱，電動機啟動時定子三相繞組星形連接構(gòu)成對稱三相電路，三相繞組上承受的分別是電源相電壓。如圖1所示，設(shè)電源A相電壓初相位為0°，A、B、C相繞組上的電壓分別為：

(1)

式中,U為電源相電壓有效值。在三相繞組中產(chǎn)生的電流為[2]：

(2)

式中，|Z|為定子每相繞組阻抗的模，φ為定子繞組阻抗角。

可見，定子繞組電流ia超前ib120°，ib超前ic120°，ic超前ia120°。三相電流的相序為A-B-C-A，旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向也為A-B-C-A[3]。

2.2 第一種三角形連接時定子繞組電流相序

如圖2所示，A相繞組上的電壓為uab，電流為iAB：

(3)

(4)

式中，U為電源相電壓有效值，|Z|為定子每相繞組阻抗的模，φ為定子繞組阻抗角。根據(jù)對稱性，B、C相繞組電流分別為：

(5)

(6)

可見，定子繞組電流iAB超前iBC120°，iBC超前iCA120°，iCA超前iAB120°。三相電流的相序為A-B-C-A，旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向也為A-B-C-A。

2.3 第二種三角形連接時定子繞組電流相序

如圖3所示，A相繞組上的電壓為uac，電流為iAC：

(7)

(8)

式中，U為電源相電壓有效值，|Z|為定子每相繞組阻抗的模，φ為定子繞組阻抗角。根據(jù)對稱性，B、C相繞組電流分別為：

(9)

(10)

可見，定子繞組電流iAC超前iBA120°，iBA超前iCB120°，iCB超前iAC120°。三相電流的相序為A-B-C-A，旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向也為A-B-C-A。

3 結(jié)束語

電動機星-三角變換降壓啟動，電機啟動后定子繞組變換為三角形連接，有兩種接法。文中分析了在兩種三角形接法下電動機定子繞組電流的相位和相序，并與變換前星形連接時繞組電流相序比較，指出在這兩種三角形接法下定子繞組電流相序均與星形連接一致，不會引起逆序和電機轉(zhuǎn)向反向。