三相异步电动机定子绕组一相断电为什么无法启

    三相星接的定子绕组一相断线、一相熔断器熔断、一相开关接触不良或断开等，都属于一相断电。当一相断电时，电动机就处于只有两相的线端接在电源的线电压上。这两相绕组成了简单的串联回路，流过同一个电流，实际上就成为单相运行了。单相运行时，将有以下一些现象：原来停着的，无法肩动，且“呜呜”作响，用手拨一下转子轴，也许能慢慢转动；原来转着的，此时转速变慢，电流增大，电动机发热，甚至烧毁。    下面叙述一相断电后电动机内部的物理过程。三相绕组通过对称的三相交流电时产生一个旋转磁场，而当三相电动机两相绕组串联通以单相交流电时，相当于单相绕组通单相交流电流，产生的磁场是一个脉动磁场，即该磁场轴线的位置是固定的，而空间各点磁势的大小是随着时间的变化而变化的。一个脉动磁场可以看成是由两个相反方向旋转的旋转磁场的合成。这两个旋转磁场的幅值为脉动磁场幅值的一半。这可以用图解来说明，如图3-11所示，用一匝线圈U1-U2代表通入交流电流的单相绕组（两个绕组通入同一相交流电时情况也与此相似）；每个旋转磁场用一个空间向量表示，向量的位置处于磁场的幅值所在点，向量的长度代表磁势的幅值，f1代表一个顺时针方向转的旋转磁场，f2代表一个逆时针方向转的旋转磁场，它们的向量之和也是一个向量，代表原来的脉动磁场f。可以看出，不同的时刻，图3-11所示的ωt=0°～180°，f1、f2虽然转到不同的位置，但合成磁场厂始终在垂直位置，只是f的大小发生了变化。这说明，两个旋转方向相反但大小相等的旋转磁场，可以合成为一个脉动磁场。反之，一个脉动磁场也可以分解为两个大小相等转向相反的旋转磁场。
    图3-11    脉动磁场的分解    由此看来，当电动机单相运行时，定子膛内就有了两个旋转磁场，一个是与转子正常转向相同的，称它为正向旋转磁场；一个是与转子转向相反的，称它为反向旋转磁场。显然，这两个旋转磁场的磁力线都要切割转子，在转子导体中感应出电势，形成感应电流，并且分别产生力矩。像三相异步电动机一样，可以做出力矩和转差的关系曲线即力矩特性曲线，如图3-12所示。图中M1是正向力矩与转差的关系曲线，M2是反向力矩与转差的关系曲线，M是合成力矩（这个力矩为正向力矩和反向力矩的代数和）与转差的关系曲线。M2曲线相当于M1曲线转过180°。从图3-12可以看出，s=1时，即电动机转子处于停止状态时，正向力矩等于反向力矩，合成力矩为零，说明没有启动力矩，这就是当一相断电时电动机无法启动的原因。这时因铁芯中有磁通，所以发出“呜呜”的声响。如果人为地使电动机转子向正常方向转动，正向磁场与转子的转差s处在1→0的范围，产生的力矩是正的，它拉着转子继续转动，此时是动力力矩，而反向磁场与转子的转差s处在1→2的范围，产生的力矩是负的，它反对转子转动，此时是制动力矩。只不过此时制动力矩较小，电动机有可能继续转动。当人为使电动机转子反方向转动时，则正向磁场与转子的转差s处在1→2的范围，产生的力矩反对转子转动，它成为制动力矩，反向磁场与转子的转差s处在1→0的范围，产生的力矩是帮助转子转动的，它成为动力力矩，使电动机继续反转。由此可见，在这种情况下，电动机向两个方向转动的可能性都有。从图3-12的曲线也可看出，只要电动机向某方向转动，s≠0时，动力力矩总大于制动力矩，能继续转动。至于能否在启动后升速至额定，这还要看机械负载力矩与合成力矩M的比较，合成力矩大于负载力矩，则能继续转动。
    图3-12    力矩和转差的关系曲线    再来分析正在运转着的电动机一相断电后转速变慢的原因。因为在此情况下，电动机转子上作用着两个电磁力矩，一个正向力矩拉着转子使其继续转动，另外出现一个反向力矩起制动作用，使总的合成力矩减小，但只要电动机的电磁合成力矩还大于机轴上的阻力矩时，电动机还是可以继续转动的，只是转速变慢。一般来说，假如电动机在一相断电前以额定负载运行并且该电动机在正常状况时的最大力矩倍数（最大力矩／额定力矩）大于2，那么在一相断电后电动机将能继续运行。如果三相正常运行时带额定负载，一相断电后仍带同样的负载运行，转子电流和定子电流都将增大，此情况下约增大√3倍。由于电流增大，转子损耗和定子损耗都会增加，电动机易过热，严重时甚至烧毁。由于反向旋转磁场的存在，单相运行时定子电流里的无功分量增加，因而功率因数降低，效率也比三相运行时低。电动机因单相运行而烧毁的事故不少，运行人员在维护时要特别注意。电动机绕组是否有一相断电，可在停电后用兆欧表或万用表检查通路即可得知。