单相供电的三相同步电动机的平衡运行

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1、第16卷(2014年第2期)电力安全技术单相供电的三相同步电动机的平衡运行黄薇，徐桂英(1．国网江西省电力公司九江供电分公司，江西九江332000；2．长沙理工大学，湖南长沙410076)[摘要]单相电源供电运行是电动机不平衡运行模式之中一种比较有意义的运行模式。探索了三相同步电动机在单相电源供电模式下运行的可能性，计算了随着负载的变化，维持相平衡所需要的电抗值的大小，并介绍了获得正序和负序阻抗的2种方法。[关键词]同步电机；单相电源供电；平衡运行0引言=(7)其中，、』表示电压和电流的有效值。表三相同步电动机在电力系统

2、中除了可在指定地示电抗。点提高无功功率的吸收量之外，还可以应用在需要频繁调速的工业领域中。三相交流电机的不平衡运行模式之一是单相电源供电运行。在部分偏远地区，只有单相交流电，或者在发生故障的情况下，仅有单相电源供电时，就需要三相同步电动机在单相电源供电模式下运行。通过运用1个两元件相平衡器可使三相同步电动机在单相电源供电系统下稳定运行。同时，运用这个两元件平衡器可使同步电机在运行时减少不必要的损耗。1数学模型和分析图1单相供电时用两元件相平衡器的同步电动机的接线以定子绕组Y形连接为例，对基于单相电源根据对称分量法，同步电

3、动机的电压和电流有供电的三相同步电动机进行分析研究。单相供电时如下关系：用两元件相平衡器的同步电动机的接线情况如图l1所示。(8)1．1电压方程根据图l，可写出如下电机电压和电流方程：其中，g可以表示电压或电流。下标a、b、一+=0(1)C表示定子的各相，下标P、n、0表示正序、负序一—=0(2)和零序。一一=0(3)从式(4)和(8)中可以推导出，零序电压或零厶一+，c=0(4)电流为0。，l一厶+厶=0(5)图2中所示的正负序电压和电流表示为：Vl一+jrIXl(6)=(臣)=()(9)一一电力安全技术第l6卷(20

4、14年第2期)其中，臣——定子内部励磁电压；岛=l臣／I；卜阻抗；6和0分别为负载和Z的相角。卜导纳。联合方程(13)、(14)可解得：—3p22)p—。1／3k2Rp—[-k4XZp％p6(R一)X2+3。4其中，尺和分别表示电阻和电抗。和如果为正值则表示为感性，如果为负值则表示为容性。1．3序阻抗在保持完全平衡运行时除了两元件平衡器的作用之外，正序和负序阻抗对评价和的运行情况也起着至关重要的作用。电机的正序、负序和零序电流相应地影响了电机的正序、负序和零序阻抗。如图2所示，若零序部分阻抗是0，则只需要研究正序和负序阻

5、抗。这些阻抗可以通过以下方法进行图2三相同步电机的正序和负序等效电路研究。1．3．1正序阻抗Zn=／Zn=Vn(10)正序阻抗等同于电机在三相电源供电正常运行由式(1)～(10)可得，时电机的输入阻抗。[viDp+X1X2YS~]从式(9)中可以得到：：——(11)D=巨(15)[viDn+a2X1X2YnE~]当电机作为发电机运行时，从电机的开路和短：——(12)。。路特性可以得到的值；从直流的试验中可以得其中，D=一3j(x1+2)+1x2(+yn)；到R的值。1．3．2负序阻抗=—1+e+—_le如；电机的负序阻抗

6、可以运用不同的方法得到。下3面介绍2种方法。=_=+e+。；(1)直接法。在直接运用三相电源给定子供电j而转子以同步转速运行在相反方向的情况下，输入和a分别表示l9O。和1120。。阻抗等于电机的输入阻抗，可通过测量输入电压、1．2平衡运行输入电流和功率得到。在这种情况下，励磁绕组需在单相电源供电模式下，电机处于理想的平衡要短路。运行状态下的条件是0。即方程(12)的实部和(2)间接法。当电机的定子绕组如图3所示连虚部都等于0，即接时，使电机作为发电机运行，可以间接测量同步2X,Xp+k12=0(13)电机的负序阻抗。2

7、43XlR。-k3_足3lX2-0(14)Zn=U／(143)(16)其中，l=√3+；R-Z~sin／3(17)kx=143efCOS+efsin；COS(18)k3=一43Rp+3；其中，=COS(P／)；、，和P是图3所k4l一43efCOS-3Gsin；示的相应的输出电压、电流和功率。一一第16卷(2014年第2期)电力安全技术表1与的关系300号150图3用直接法测试负序阻抗时电机的连接方法2试验结果25某电机为三相电机，额定功率为0．8kW，额图5当=1／／^时，X1和随的变化关系定电压为380V，额定电流为

8、1．5A，极数为4，频率为60Hz。尺。通过定子绕组的直流试验得到。／，二==图4所示为电机的开路和短路试验特性。负序阻抗可以通过直接法和间接法试验来得到。通过试验可以得到：=0．09+j2．7，P．u；叫=0．125+jo．36，P．U(直接法)；Zn=0．122+j0．367，P．U(间接法)。．E．P．u1．6