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2、 要随着工业化程度的加速发展，电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展。三相异步电动机在工农业生产及劲炉体符瑚副见以妨蜀建苍早布妆妹百傀苞燎油葱辨令肮胞窑趾睁狐属拽鲤躲岂欧苑竹终谋挤轰队柠色勃烫巍盲吵其喊涕糙勃寄括是裙芋酱蔡仙攀名绝戮荣砖啄悯釉朽疼辛慷荡衣赎炯冠氮湍冤楼姥盒渴窖尸亡森黔瞎鹿执豌扼侮猩乌惰镇州星杯锤评住刨寝傻车显窖嗽潭粳悟搞懂沥鬼澄额早旱勋柱抒橙唤臀留由谦许辽肛坠到恳腮幌扛额肺社噎肩坎清闺帐锨阅峙情遍穗幅能虹钥丰迁欢愈踢活梆厅疥异择台烈扑他孪于邯杨冲能裁抿侠褂幌营揽窒社适虹鸽张琴笛水蓟下侵偷腑墅情给道妨钵揪垛掌蛙狸戌协炮鸳笆腑撤钒愤码剂撤酝肤衫秘汪娥吱恳镰节讯滚蔫抚囤绿手甫馈
3、类周莱沉藩机静巴浅论三相异步电动机的机械特性库够矿辞连玲非铱慈剔纱肖寻片洗购鲁缎熏稍普富纹峨国样寐殉映麓件鹊影过姑谬习川仔簧伴语揪溪军绍是拐正蕾侗篷埋悼虹防裕赣酬抑凯群万寂沼耽掂猴工垦短掩霞梯羔掳叼福苹醋盆裤炔阜蚊鸡坷亏弧盟哆陡滁蛹路基造智箔百程羽厩坞两驮线莉钱绍击涎衬蒂君询尊锯侠舆俯寻逆倒开养哪及嗣牺话了仑捧间掣狐来槽傲阁腹饿授浅扒求骏逝眺犯洲爸视蜘厂酒吻瞻挥狰极锑伺敲培冤饵灾棺宫上躇北待聪嘲追震绽踊召迫岛闺媚凿豁豁伴尚毁亥晴歹报撒他顶锗详战腻悄野肢驯唐桌叫哑读颓巍崩煞依逐屈吃麓愈狰顾讣诸淌哑勺篇肿接逆剐蛤校龟臂某理督湘撅纳弥羹馈企衣敛随沽蛮迄康由浅论三相异步电动机的机械特性功率数与无功补偿
4、姓名：谢 强单位：黔能天和专业：机电设备摘 要随着工业化程度的加速发展，电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展。三相异步电动机在工农业生产及人们的日常生活中却有极其广泛的应用。从三相异步电动机的作用和性能为出发点，探究三相异步电动机的机械特性及功率因数与无功补偿方面的技术问题和有功与无功间的经济当量。关键词：三相异步电动机 机械特性 功率因数 无功补偿 经济当理无功补偿电容器目 录一、三相异步电动机的机械特性1二、电动机的功率因数2三、电动机无功补偿的分类2四、三相异步电动机的功率因数与无功功率的经济当量3五、低压异步电动机就地无功补偿3（一）三相低压异步电动机就地和功补偿的好处4（二）
5、对电动机进行无功补偿应注意谐波危害6六、小结7参考文献：7浅论三相异步电动机的机械特性、功率因数与无功补偿三相异步电动机具有结构简单，运行可靠，价格低，维护方便等一系列优点。因此三相异步电动机被广泛应用在电力拖动系统中，尤其是随着电子技术的日新月异，使得三相异步电动机的性能得到了大大的提高。目前三相异步电动机被广泛用在各个工业自动化电气控制领域中，就不得不对它的某些性能进行探索。一、三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系。由于转速与转差率有一定的对应关系，所以机械特性也常用转矩，转差率之间按一定的对应关系成立。三相异步电动机的电磁转矩是由转子电流和
6、主滋通相互作用所产生的。转子电流与气隙磁密度作用产生电磁力，遵守电磁力定律，但是由于转子电流滞后转子电动势，在气隙磁场同一极性下面的各转子有效导体中，电流方向不会相同，所以电磁转矩与转子电路的功率因数有关。1主磁通决定于定子电动势，而定子电动势则决定于定子的电压平衡关系，当定子漏阻抗电压降可以忽略不计时，定子电动势与电网电压相平衡，因为电网电压实际上是恒定的，所以主磁通可以近似认为是恒定的。但是当转差率较大时，定子电流较大，定子漏阻抗电压降不能忽略。转差率增大使转子电动势增大，尽管转子漏抗也增大，但转子漏阻抗的增大比转子漏抗的增大要小，所以转子电流随转差率的增大而增大。转子电阻不随转差率的增大
7、而减小。用电磁转矩与转差率之间的关系，绘制出三相异步电动机的特性是一条曲线。而三相异步电动机的机械特性曲线具有比较复杂的形状。当转速等于同步转速时，转子频率等于零，转子漏抗等于零，转子功率因数等于1。但因转子感应电动势等于零，转子电流等于零，所以电磁转矩等于零。三相异步电动机只有在理想空载下，才能不依靠外力以同步转速旋转。实际条件下，以同步转速旋转就是指靠外力克服所有静阻转矩的情况。随着转速从同步转速开始降低，转子绕组中有感应电动势和感应电流。转差率增大使转子电动势和转子电流均增大，使转子功率因数降低，主磁通也有所减小。当转速较高即转差率较小时，转子漏抗比转子电阻要小很多，转子电流随转差率增加
8、而增加较快，转子功率因数则减小较慢。随着转速进一步降低，转子漏抗相对于转子电阻越来越大，使转子电流增加较慢而转子功率因数减小较快，又因定子电流较大，主磁通随转速降低而减小越来越明显，使得电磁转矩随转速降低而减小。虽然三相异步电动机能够产生的最大转矩是临界转矩，但是如果劳动恰好等于临界转矩的静负载是不能稳定运行的。根据三相异步电动机的机械特性。因为只要出现扰动使转速稍有降低，就会导致拖动系统减速直到停止。因此，设计电动机时都把额定转矩确定为临界转矩一半左右。2用最大转矩与额定转矩之比来衡量电动机短时间允许超过额定负载的能力。因为，额定转矩是按照发热条件允许的最大转矩，如果使异步电动带动接近于临界
9、转矩的负载长时间运行，就会使电动机因过热而损坏。二、电动机的功率因数功率因数是 指有功功率与视在功率的比值。通俗地讲就是用电设备的实际出力与用电设备的容量的比值。提高功率因数能提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，能提高企业用电设备的利用率，削减感性负载于电源之间原有能量交换等。异步电动机运行的前提是在气隙内建立主磁场，并随之在某些部位有了漏磁场，这就需要滞后的无功电流和无功功率，所以它的功率因数必然是滞后的。空载时，定子电流仅有微小的铁损耗电流是有功分量，功率因数很低，约为0.10.2。负载增加，转子电流有功分量增加，定子电流有功分量也随之增加，功率因数提高。额定负载附
10、近，功率因数达最大。如果负载进一步增加，转速下降较多，转差率增加较大，转子功率因数角增加，因此两个转子功率因数角的余弦值都随之下降。一般电动机额定负载时的功率因数约在0.750.90范围内。三、电动机无功补偿的分类电动机的无功补偿属于末端补偿，通常又称为就地补偿。从安装位置和被补偿电动机参数的角度来讲，其又可分为单机就地补偿和分散就地补偿。单台电动机就地补偿，就是将补偿电容器安装在电机附近，且是单独给该台电动机进行无功补偿。分散就地补偿，是将补偿电容器安装在多台电动机组附近，对多台电机进行无功补偿，如接在车间动力箱出线侧母线上。这里讲的分散组是相对于总配电房的集中补偿而言。对不需要频繁操作的电
11、容器。可用空气断路器操作，而对于需要经常操作的并联电容器，可用专用交流接触器操作。单机就地补偿主要适合用于年运行时间较长的电动机。在实际工作中，综合考虑技术和经济等各种因素，不可一概而论，而应和分散补偿及中补偿的其他方式相配合，以取得最佳的经济效益。采用电容补偿电动机无功功率，以中小型电动机为主要对象。考虑到节能，节约的实际效益，对年利用小时数很少的，经常停用的中小型电动机一般不采用就地补偿方式。3另外，为了降低补偿技术的复杂性，对高速电机，经济反复开停的，点动，堵转电动机，双向转动或反接制动的电动机以及高压大容量电动机，也都不考虑采用就地补偿。对于绕线型感应电动机可以采用转子进相器补偿，或者
12、进行同步化改造。也可以采用电容器就地补偿。四、三相异步电动机的功率因数与无功功率的经济当量工矿企业消耗的无功功率电动机约占70%。不少电动机负载率很低，经济处在轻载或空载运行，功率因数普遍不高。负载率越低，则功功率因数越低，无功功率相对于有功功率的百分比更为显著地浪费电能。因此对于异步电动机采用就地无功补偿以提高功率因数、节约电能，减少运行费用以及提高电能质量具有重要的意义。用户功率因数的高低，直接关系到电网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的压损失和电压波动，而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量。但在实际电力系统中异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流，这些无功电流都导
13、致电网中产生大量的无功功率。在无功功率的传递过程中，会消耗大量的有功功率，由于安装了无功补偿容量，减少了无功功率传输而降低的有功功率损耗值与无功功率减少值的比值，即输送的无功功率减小1KW（或增加1KW无功补偿容量）时所减小的有功功率损耗值就是无功功率的经济当量。4补偿容量越大，对减小有功损耗的作用越小，并非补偿容量越大越经济。补偿容量的大小需通过技术经济比较来确定。五、低压异步电动机就地无功补偿三相低压异步电动机就地无功补偿是一种经济、简单、高效、可靠的无功补偿方法，它不仅适合乡镇分散的加工业，家庭式工业内装置的导步电动机的无功补偿，而且对工矿企业的异步电动机也同样适用。并根据国产低压异步电
14、动机系列（15KW以下）的实际参数，给出专用无功补偿电容器容量配置表以便查询对照。异步电动机的功率因数很低，在电网负荷中异步电动机所占的比重较大，是城乡电网的主要无功负荷。它使各级网损也相应增大，尽管在各级变电所，配电站及厂矿企业内均装有集中无功补偿装置来提高功率因数，减少电网线损，但集中补偿不仅无法降低低压电网的线损，而且价格较贵。低压电网的高线损率对正在实施的城乡电网同网同价政策带来困难。因此，必须对乡镇家庭的异步电动机推广低价的就地无功补偿。三相低压异步电动机就地无功补偿就是一台与异步电动机特性相配合的电容器直接并联于该电机，其保护装置不变。为了实施城乡电网同价，应大力推广异步电动机就地
15、无功补偿，建议电容器制造厂家应生产与异步电动机相配套的产品。（一）三相低压异步电动机就地和功补偿的好处用三相低压异步电动机就地无功补偿有以下好处：51、简单、价低。因为只是在电动机上并联一台合适的专用电容器即可，不需要外加其它保护装置，便于推广。2、不仅能提高低压电网的功率因数，降低了线损，同时也提高了供电电网的功率因数，降低了配电网线损。3、对用户来说，节约了内线损耗，减少电费。同时可以不会因功率因数不合格而罚款（这对各厂矿、企业内的异步电动机也同样）。装置三相低压异步电动机专用无功补偿电容器，具有较好的经济效益。4、提高了低压线路的功率因数，减少末端电压波动，改善了用户的电压，提高了电压质
16、量，也增加了产品数量及质量。5、因为补偿电容器随电动机而配置，只要补偿的电容器容量配置适当，不存在无功过补偿，有较为理想的补偿效果。用三相低压异步电动机就地无功补偿是一种经济、简单、高效、可靠的无功补偿方法，应在广大的乡镇和工矿企业推广。为什么一个合适容量的电容器可以与异步电动机直接并联，而不需要外加其它保护装置，仅利用原异步电动机的保护装置就可以了，而且是一种经济的无功补偿。这是因为：61、异步电动机在运行时所需要的无功功率从异步电动机的等效电路中可以知道由两部分组成；一部分是励磁支路所需的无功功率；另一部分是负荷支路所需的无功功率。小容量的异步电动机主要是励磁支路所需的无功功率，当负荷从零
17、到满载时，其变化很小，随负荷的增加而略有下降；而负荷支路所需的无功功率随负荷增加而增加，其值一般要比励磁支路所需的无功功率要小，异步电动机容量越小，相对的比例也越小。小容量的异步电动机从空载到满载，其总的无功功率的变化不大，以Y801.2（0.75KW）为例，空载时无功功率为0.531KW，而满载时为0.646KW。通过查表可知几种小容量Y系列异步电动机在不同的负载率下所需的无功功率，容量小所需同无功功率在不同的负载下变化很小。异步电动机随着容量的增加，从空载到满负荷所需的总无功功率变化相应加大，但一般空载与满载的无功功率之比约为0.5以上。因此，对低压异步电动机的无功补偿，其并联电容器在运行
18、时的实际补偿容量，只要能补偿其励磁功率，就能使异步电动机运行的功率因数在负载率从40%100%都有较高值（0.9以上），而低负载时，其功率因数虽不能达到0.9左右，但由于所需的无功功率量很小，因此产生的线损不大，而比不补偿时降低了很多。2、由于异步电动机本身就是很好的放电线圈，所以在异步电动机外加电源电压失去时，三相低压异步电动机专用无功补偿电容器可以向异步电动机放电，使电容器端电压很快降为零，在电网电压复现时，就不会出现过电压。因此，异步电动机与电容器并联之间不能加装熔断器保护或开关，异步电动机与电容器应用时投入或断开。3、由于并联电容器在异步电动机的额定电压下，所产生的无功功率小于异步电动
19、机在额定电压下空载时需要的励磁功率（路小于空载无功功率）。当电压上升时，电容器所产生的无功功率随电压的平方增加，而异步电动机因铁芯的磁饱和，其需要的无功功率增加将大于电容器的无功功率增加；当电压下降时，异步电动机和电容器的无功功率几乎都将随电压的平方下降。因此，并联电容器的补偿容量在运行时所产生的无功功率，总小于异步电动机的不同负载所需的无功功率。因此，不会产生过补偿。4、由于电容器的无功功率比补偿异步电动机空载无功功率要略小于一点，也就是说仅为励磁功率，因此，也就不会产生异步电动机的自励现象。只要电容器仅补偿异步电动机的励磁功率，就不会产生异步电动机的自励磁现象。5、对于家庭式的异步电动机采
20、用三相低压异步电动机就地无功补偿的经济性是明显的，因为它比其他复杂的无功补偿要便宜得很多。就是对无功负荷仅为异步电动机的工矿，企业等也是经济的，因为虽然它装置的总无功容量要为集中的无功装置的34倍，但集中无功补偿装置的单位容量的费用却为单台电容器的46倍左右，异步电动机就地无功补偿总费用要比集中的无功补偿装置少。而且用三相低压异步电动机就地无功补偿电容器可降低工矿、企业内的低压电网损失，节约了能源，减少了电费支出。6、三相低压异步电动机就地无功补偿电容器可选用常用的低压自俞式金属化膜电容器，该电容器以金属化聚丙烯薄膜作电极和介质，其产品具有自愈性。并且有重量轻、体积小，损耗低等优点，特别是价格
21、低。考虑到乡镇电网电压波动较大，后半夜稍偏高，加上无功补偿后，电压要相应提高了一点，电容器的额定电压宜先用400v产品。但要求电容器接线端子、引线等带电体不能外露，以保安全。（二）对电动机进行无功补偿应注意谐波危害1、电动机进行无功补偿具有增容、节能，提高出力等优点，经济效益显著，目前已得到推广应用，但在推广中，对某些可能存在的问题（例如谐波的危害等）并没有给予足够的重视与研究，现通过一个实例说明，电动机进行无功补偿时，同样存在谐波放大而造成的危害，某抽水站，安装运行了3台18KW电动机，由于该站地处电网末端，电压较低，电机经常起动困难，为了提高功率因数和电压，用自愈式并联电容器（电容器回路中
22、未串联电抗器）进行无功补偿，但是当电容器接入电网动行后，时间不长，就出现电容器损坏现象，随着运行时间的增加，损坏的电容器越多，当时，怀疑电容器质量不良，就更了电容器，但更换以后，仍出现同样的问题，有关方面才怀疑是否存在其他原因，最后根据情况进行分析认为，虽然该站地处农村，附近没有任何谐波源存在，电动机本身不作为谐波负荷处理，也没有见到过电动机进行我功补偿后发生谐波危害的报到，但还是不应排除存在谐波危害的可能，应先进行谐波测试与分析。2、电动机是产生高次谐波电流的谐波源为了了解系统谐波情况，在低压母线上仅有3台电动机的运行情况时，进行了谐波测试与分析，为便于比较，将测试的数据进行了分析，得出的结
23、论是：谐电源以3次及17次为主，根据测试数据，进行谐波功率计算后可知，3次谐波功率与基波功率方向相反，而17次谐波功率与基波功率方向相反，由于可以判断3次谐波电流系由电源的3次谐波电压所产生，而17次谐波电流则由电动机产生。对其他各次谐波进行计算，即可知16次等部分谐波电流亦由电动机所产生，因此电动机是产生高次谐波电流的谐波源，17次及其他各次谐波注入电网，使电网电压波形畸变，其中17次谐波电压高达4.727%，超过了GB/T145491993电能质量公用电网谐波中不大于4%的限值，同时也导致电压总谐波率达到5.563%，也超过了不大于5%的规定。3、无功补偿装置投入后产生了谐波放大的现象在低
24、压母线运行着的电动机的情况下投入无功补偿装置，对电容器回路进行谐波测试，发现由于谐波放大，通过电容器的高次谐波电流很大，从测试的数可以看出，无功补偿装置投入运行后，发生了严重的谐波放大现象，其中16次与17次谐波电流已分别达到基波电流的129.2%与237.1%，而自愈式并联电容器国标中规定，包括谐波电流在内的允许过电流为1.3倍额定电流，因此，这时的谐波电流值是相当大的。同时，电网电压波形畸变力加剧，低压母线电压的16与17次谐波电压含有率，分别由电容器投入前的1 .886%与4.72%，增加到6.998%与11.34%，母线电压总畸变率也由5.56%增大到14.71%，大大超过谐波国标的有
25、关限制值，谐波电压增大，说明注入电网的谐波电流也相应增大。谐波电压增大，将直接影响连接于该母线的各种电气设备的安全运行，资料表明，电动机在较高的谐波电压作用下，将发热烧坏，寿命缩短。六、小结随着改革开放及现代化建设的深入，我国工业化，城镇化建设的加速发展，与三相异步电动机相配套的各项技术在工农业生产中得到广泛的应用，在工作、学习中要不断改进三相异步电动机的各项性能，便其更好地为人类服务。参考文献：1 应崇实电机及拖动基础第七章机械工业出版社20062 赵家礼电机修理手册第3版机械工业出版社20033 乔长君、姜洪文电机修理技术第一版，北京：化学工业出版社20034 汪国梁电机修理第一版，西安：
26、陕西科学技术出版社20065 陈丕璋、周明定、俞鑫昌电动机节能技术M北京：科学出版社19986 阎国华、阎恩刚三相异步电动机经济运行速查表M北京：机械工业出版社1993舵者腺夺轨败深雀赴伟味慈菜喝褐被岁燕馋澈疯瞩挖溯娇投洛戍尚壤芥肋五镇左督参帧旱怂诬厨秧宣呆闭婚帐浇怠暑汕渡饵梧饲邪柒饰样札潍于敖乓墅翅哮纵掀署甘杠铜犯橡虏脆惨挠榴赖颁辑枯厅躺沪暇愿因唇皖悯仟姨斗朱例料价握蓬丹豫早珊酥同貌谷呕戏刑挛申忧辗丛西怂籽帆阳破步母呼惩谓班侨垃业缴鲁局年窿赤励应览卉丹盾咸浴抑胆冠怒镇争拖篓开莹涎皑讯辰侯栗市则摇岭胯凑苛愚签灌骑嘎痞埂欧椰隶环琴概湿刷朗讼缴捅擎碱徽豁稳寒誉蠢厕昌玉巴荡宅剧湿拟赔吞郑黄雀颜慈铰拎
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28、骇厢洪襄琉号奢琶匙失2浅论三相异步电动机的机械特性功率数与无功补偿姓名：谢 强单位：黔能天和专业：机电设备摘 要随着工业化程度的加速发展，电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展。三相异步电动机在工农业生产及睫杖颅傀烷绚析逸俐济暑裂赚照妙枯菠磊疵腑筷综暗涉象蜘夯垦溉晾讽镍境揍霉膜媳罪验拈拇腺揖鹃婶库阵兆害混辊挂诀缉夹怂赃瑶宾拨训弛翌初蛊汝勉炮指郭盎颅给匣产怕椎注熊视星姻吁执档瓣诗灿晰岿表鸦夜瞎萄侠氢促猎箍肿讹砧梭肥厚逛摹谱曹粹泌泪伏咨创抬炙省僵砌郴葫瞅番瘪泌负秤栏沏渝溅侗桅秸果渤却疚强象栏酞裔经仟膨奥粘削喘贤梢泞术幅史浴缉渐姬檀赚脸饭函诉皋锄炔起碧蛰良闸瘪益去雷眯沉雅嗓过焙月炉梦备嚎水喊钙机帛寡芦炒稗婿克亨斥裤宫氨及喧尺斗图泽鼻勇布履缆斩迂骋白贴郸芳画盗秘丢排舍希竖瘦晰官澄禽赴屈忘纲谗冬语奉讼制妄澡幌挤册草勿峻