張禮運, 池波

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九相感應電機接成三相運行時定子電流分析

張禮運, 池波

（中海油田服務股份有限公司，北京 101149 )

本文對九相感應電機接成三相運行時的定子電流進行了理論分析，并利用ansoft軟件進行了仿真分析。仿真結(jié)果驗證了理論分析的正確性。

九相 感應電機 電流 Ansoft

0 引言

受電力系統(tǒng)的限制，電機的相數(shù)通常不超過三相，三相感應電機得到廣泛應用。電力電子器件技術(shù)的發(fā)展使得多相功率變換器件成為可能，從而電機的相數(shù)也突破這一限制。多相感應電機轉(zhuǎn)矩性能平穩(wěn)，可靠性高，適用于大功率傳動系統(tǒng)尤其是艦船驅(qū)動。目前，船舶電力推進系統(tǒng)根據(jù)配置方案的不同普遍采用三相或多相變頻感應電機作為主推進電機。

多相感應電機需配備相應的多相變頻器為其提供電源。目前大多數(shù)電機制造廠都沒有多相變頻電源供電機出廠試驗使用。本文以九相電機為例，對九相感應電機接成三相運行時定子電流進行分析，探討利用三相電源對九相感應電機進行出廠試驗的可能性。

1 感應電機定子繞組接法

1.1 九相感應電機定子繞組接法

為了敘述的方便，本文以6極，九相感應電機為例進行分析。九相感應電機定子繞組為3Y連接，每個Y依次順移20°電角度。各相電動勢星形圖如圖1所示。

1.2 九相感應電機接成三相運行時繞組接法

九相感應電機接成三相運行時，繞組接法如圖2所示。圖2中3Y的中性點O1，O2，O3不連接。

2 三相運行時定子電流分析

2.1 等效電路變換

為了對圖2所示的電路進行分析，需對該電路進行等效電路變換。由于A1，A2，A3支路構(gòu)成的星形Y1三相對稱，故中性點O1電勢為零。同樣，中性點O2、O3電勢也為零。根據(jù)電路原理[2]，可以用1根導線把中心點O1、O2、O3連接起來而不影響對整個電路的分析。圖2的等效電路如圖3所示。

圖3中A、B、C共3套繞組為三相對稱繞組，可對虛線框中的A相電路進行單獨計算，B，C相繞組的電路計算結(jié)果可以根據(jù)與A相的相位關系得到。

2.2 定子繞組環(huán)流分析

下面對接成3相，空載運行時的9相感應電機A相定子繞組內(nèi)部環(huán)流進行分析。根據(jù)感應電機T型等效電路，空載運行時轉(zhuǎn)子支路電流很小，忽略轉(zhuǎn)子支路。A相繞組電路圖如圖5所示[4]。

根據(jù)圖5和電路原理中的回路分析法，電流，電勢滿足如下方程，寫成矩陣形式為：

則各支路電流：

A相電流

3 計算及仿真結(jié)果

通過計算結(jié)果可以看出，九相電機接成三相運行時A相繞組的3個支路A1，A2，A3之間會產(chǎn)生嚴重環(huán)流，該電流遠遠大于電機額定電流，電機無法正常運行甚至會很快燒損。

利用ansoft軟件對接成3相運行，在額定轉(zhuǎn)矩時該9相感應電機的運行情況進行了有限元仿真，A1，A2，A3支路的電流如圖6所示，其中電流較小的為A2支路的電流。A1，A3支路的電流均超過30000A，電機無法正常運行。

4 結(jié)論

本文對9相感應電機接成3相運行時的定子電流進行了理論分析計算及仿真驗證。計算及仿真結(jié)果表明，感應電勢不同的支路并聯(lián)運行，無論中心點連接與否，都將導致嚴重的環(huán)流，電機將無法正常運行。

[1] 辜承林，陳喬夫，熊永前. 電機學[M]. 武漢：華中科技大學出版社, 2010.

[2] 汪建．電路原理[M]．北京：清華大學出版社．2007．

[3] 許實章. 新型電機繞組——理論與設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 2002.

[4] 李金香，孫玉田，田昕，焦曉霞. 大型空冷汽輪發(fā)電機定子不對稱支路繞組設計與解析分析[J]. 大電機技術(shù), 2010，（1）：1-4.

Analysis on Stator Current of 9 Phase Induction Motor Operating as 3 Phase One

Zhang Liyun ，Chi Bo

（China Oilfield Services Limited, COSL, Beijing 101149, China ）

TM346

A

1003-4862（2014）09-0022-03

2014-08-25

張禮運（1961-），男，高級工程師。研究方向：船舶輪機技術(shù)。