机械论文：异步电动机定子角形接法内部一相开路时的电流分析

　　机械论文：异步电动机定子角形接法内部一相开路时的电流分析

　　摘要：三相异步电动机断相运行为不正常运行状态，是造成三相异步电动机烧毁的一个重要原因，对电力安全生产稳定造成影响，其中定子角形接线的电机运行中发生内部一相开路时，保护元件动作可靠性并不高，但电机绕组却极易产生过热导致电机烧损。本文主要对三相异步电动机定子角形接法断相故障时的电流进行了分析，提出了合理选择保护元件，积极运用运行参数变化和试验数据对比尽早发现电机故障，保证电机安全运行的建议。

　　关键词：异步电机；角形接法；内部断相；电流分析

　　1 引言

　　三相异步电动机工作的基本条件是在气隙中建立旋转磁场，但当三相供电电源中缺少任何一相或三相绕组中有任何一相断开，就不具备运行的基本条件，称为三相异步电动机的断相运行或缺相故障，三相异步电动机在运行中定子断相时有发生，这不仅对电动机运行带来不利影响，而且严重时将造成电机过热甚至烧损。本文通过一起实际案例的对照，对三相异步电动机定子角形接法在运行时内部发生断相时的电流变化情况进行了分析。

　　2 实例分析

　　2.1 情况介绍

　　某厂4号机1号凝结水泵电机型号为Y280M-2，功率90kW；额定电压380V；额定电流166A，转速2970r/min;三角形接法；绝缘等级F；功率因数0.89；防护等级IP44;重量550kg；安装型式为立式。

　　2014年11月21日03时40分左右，运行人员发现4号机1号凝结水泵电机运行电流突然从153A升高至170A左右，随即运行人员到就地对电机及水泵进行了检查，未发现异常情况，由于运行电流已超出电机额定电流，运行人员于21日05时左右完成水泵切换工作，将4号机1号凝结水泵退出运行。

　　在检修人员对该电机进行检查时发现，该电机在引线U2线鼻根部发生断线，在对其余5个引线进行检查后发现引线V1线鼻压接处铜丝有部分熔断迹象，在对两处线鼻更换并重新制作压接后进行试运，试运电流正常，空载125A，带负载148A左右。

　　2.2 电流分析

　　对于定子绕组为三角形接法的电动机，在正常运行的情况下，电机内部一相绕组若发生开路后，定子绕组便变为开口三角形（即“V”形接法），这时电机将会继续运行，这时电动机的功率输出由两相绕组承担。

　　开路前电流电压和功率：

　　开路后电流电压和功率：

　　由于在电机定子绕组内部发生一相开路后，电机仍继续运行，保持输出功率与三相运行时相同，即

　　则

　　根据经验取

　　可得断相运行时的电流为：

　　式中

　　为正常运行时的线电流，

　　为正常运行时相电流，

　　为一相开路后的线电流，

　　为一相开路时的相电流。

　　上述分析仅对其中一相进行了分析，具有一定局限性，但通过上述分析可知，在定子角形接线内部一相开路造成的断相运行中，电机将维持输出功率不变，而此时断相运行的相电流将升高为正常运行时相电流的1.9倍左右，线电流升高为1.1倍左右，也就是说4号机1号凝泵正常运行时电流为153A，定子绕组内部一相开路后，造成电流增大1.1倍，即168A左右，与实际测量变化相一致。

　　3 结论

　　在定子角形接线内部一相开路造成的断相运行时，相电流比正常运行时的相电流增大1.9倍，电机绕组将承受2倍的电流，极易发生绕组烧损或绝缘击穿等故障，造成电机损坏，而电机线电流仅比正常运行时增大1.1倍左右，在实际运行中较难发现。由于实例中的电机容量较大，并且将A、C相电流取样后接入DCS系统中，所以发现及时，未造成电机损坏的情况。若在小容量的三角形接法电机中发生一相开路时，则很容易发生电机损坏的情况。同时，通常热保护元件整定时按照电机额定电流进行整定，在电机线电流达到额定电流的1.2倍时需8～20分钟内动作，使用过负荷保护兼做断相保护时，虽然简单方便，但存在着一些问题，如过负荷保护具有一定的延时时限及过负荷保护电流不能正确反映断相时电机绕组的电流等，另外一般情况下电机正常运行时电流均小于额定电流，所以当出定子角形接线的电机内部一相开路时，保护元件动作可靠性并不高，但电机绕组却极易烧损。

　　4 结束语

　　断相运行是造成三相异步电动机烧毁的一个重要原因，采用专用的断相保护十分重要，目前基于负序电流的电动机断相保护具有很高的灵敏度和可靠性，因为电动机发生断相时将会出现负序电流分量，而电动机正常运行时三相基本对称，负序电流基本为零，通过对负序电流的检测作为断相故障的判断依据，从而对电动机实施可靠的断相保护。

　　三相异步电动机断相运行为不正常运行，对电机本身及生产运行均带来不利影响，必须设法避免，在实际工作中需仔细对电机各部位进行检查，通过对电机试验数据的对比分析，尽早发现问题以便及时有效地进行处理，在电机运行中需加强运行监测工作，同时要合理选择保护元件，避免造成损失。

　　参 考 文 献

　　[1] 赵军红.基于负序电压的电动机断相保护.《电气应用》.1995,03期：21-22

　　[2] 阎治安，催新艺，苏少平.《电机学》.西安交通大学出版社.2008