Влияние несимметрии напряжения на работу асинхронного двигателя.

Качественно отличается действие несимметричного режима по сравнению с симметричным для таких распространенных трехфазных электроприемников, как асинхронные двигатели. Особое значение для них имеет напряжение обратной последовательности. Сопротивление обратной последовательности электродвигателей примерно равно сопротивлению заторможенного двигателя и, следовательно, в 5 – 8 раз меньше сопротивления прямой последовательности. Поэтому даже небольшая несимметрия напряжений вызывает значительные токи обратной последовательности. Токи обратной последовательности накладываются на токи прямой последовательности и вызывают дополнительный нагрев статора и ротора (особенно массивных частей ротора), что приводит к ускоренному старению изоляции и уменьшению располагаемой мощности двигателя (уменьшению к.п.д. двигателя). Так, срок службы полностью загруженного асинхронного двигателя, работающего при несимметрии напряжения 4%, сокращается в 2 раза. При несимметрии напряжения 5% располагаемая мощность двигателя уменьшается на 5 – 10%.

Несимметричную систему трехфазных напряжений можно разложить на симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательности и проанализировать влияние каждой из них на работу двигателя. ГОСТ допускает несимметрию напряжения (отношение напряжения обратной последовательности к номинальному напряжению) до 2%.

Рис. 3 Зависимости моментов асинхронного двигателя от скольжения

 

Система напряжений обратной последовательности создает магнитное поле, вращающееся в противоположную относительно ротора сторону с частотой вращения nобр = 60f1 р = |n1 |.

Вследствие этого скольжение ротора относительно обратного поля sобр = (n1 - n2 )/n1 = [n1 + n1 (1 - s)]/n1 ≈ 2, так как скольжение асинхронного двигателя в установившемся режиме s ≈ (0,01 ÷ 0,05). Следовательно, обратное поле создает тормозящий момент Мобр, а токи обратной последовательности создают дополнительные потери, увеличивающие нагревание обмоток и снижающие КПД.

На рис. 3 показана зависимость моментов асинхронного двигателя от скольжения. Из нее следует, что под влиянием токов обратной последовательности результирующий момент двигателя Мрез снижается и скольжение при том же нагрузочном моменте Мн на валу возрастает.

Рис. 4. Зависимости КПД от асимметрии напряжения для одного из двигателей общего применения мощностью 5,5 кВт.

 

На рис. 4 показаны зависимости КПД от асимметрии напряжения для одного из двигателей общего применения мощностью 5,5 кВт. При несимметрии напряжения 2% КПД снижается примерно на 2%, а при 4% почти на 5,5%. Следовательно, несимметрия питающего напряжения крайне нежелательна.

Наихудшее проявление несимметрии с точки зрения теплового старения и соответственно срока службы асинхронного электродвигателя заключается в неравномерном нагреве обмоток статора.

Рис. 4. Зависимость тока в фазах электродвигателя от коэффициента несимметрии.

 

Даже при нормальном значении несимметрии (по ГОСТ- 2%) одна из фаз электродвигателя находится в перегруженном состоянии, что приводит к ускоренному старению.