机车电机与电器 课件 项目五 劈相机及其他电动机 任务二 异步劈相机

任务二异步劈相机任务提出A任务目标B相关知识C任务实施D目录CONTENTS思考题EPart任务一01任务提出任务提出

异步劈相机是一种结构特殊、用途特殊的三相异步电机。它是一种能实现单—三相变换的异步电机，用于一切由单相电源供电，而又以三相异步电动机为负载的场合。在单相工频交流电力机车的辅助系统中，异步劈相机（简称“劈相机”）用来将牵引变压器辅助绕组供给的单相电源“劈成”三相，向辅助系统所有三相异步电动机供电。Part任务一02任务目标任务目标1.了解异步劈相机的空载、负载工况的特点；2.能正确起动单相异步劈相机，对三相电压的对称性调整进行调整。Part任务一03相关知识相关知识1.异步劈相机的空载工况

异步劈相机工作原理线路

异步劈相机工作原理线路所示。当定子绕组UOV接至单相电源时，该电流产生的磁场可以分解为两个幅值相等、转速相同、转向相反的旋转磁场，分别称为正序旋转磁场和负序旋转磁场。当劈相机转子静止不动时，这两个旋转磁场在转子导体中感应出两个大小相等、方向相反的电动势和电流，而产生两个大小相等、方向相反的电磁转矩，其合成起动转矩为零，故劈相机不能自行起动。因此，如何实现劈相机的起动，是劈相机运行中必须首先解决的问题。相关知识1.异步劈相机的空载工况

当劈相机转动起来以后，若劈相机不与外界的电负载相接，称为劈相机空载工况。这时劈相机气隙中的正序磁场和磁通有两个作用：一是正序磁通和转子导体内感应的正序电流相互作用产生电磁转矩，用以克服转子的机械阻力转矩及转子负序电流产生的电磁阻力转矩，驱使转子沿着正序磁场的方向继续维持转动，这时劈相机实际上是作为一台单相异步电动机运行；二是正序磁场切割定子三相绕组，感应出三相电动势，从劈相机三相负载端来看，它又是三相发电机。相关知识2.异步劈相机的负载工况

相关知识

因此，劈相机无论是空载还是负载，其定子三相电流都是不对称的，这种三相电流的不对称是劈相机负载后三相电压不对称的重要原因之一，这将直接影响辅助电动机的正常运行。如何在劈相机负载后或负载变化时保持其输出三相电压的对称性，也是劈相机运用中必须解决的核心问题之一。

上述分析表明：劈相机实质上是一种本身只输出一相电流的异步电机。劈相机工况实际上是三相异步电机在不对称条件下运行的一个特例。相关知识

异步电机进入劈相机工况一般应具备以下两个条件：

（1）电机轴上的机械负载不变。

（2）三相电网中W相缺相，使W相电流反相输出。

只要具备上述条件，一般的三相异步电动机同样具有劈相机功能。对于多台异步电动机并联运行的场合，如果电网突然缺相造成三相异步电动机单相运行，那么先运行的电动机便会自动投入劈相机工况来起动后面的电动机，当后面的电动机起动完成后，该电机的劈相工况自动结束。Part任务一04任务实施任务实施基本任务1异步劈相机的直接起动

（a）原理线路图

在单相电网中，劈相机不能自行起动，需采用特殊的起动方法。异步劈相机采用分相起动方法。分相起动法分为电阻分相起动和电容分相起动两种。电阻分相起动具有线路简单、设备成本低等优点，因而得到广泛的应用，国产SS系列电力机车上的劈相机都采用电阻分相起动的方法。（b）向量图劈相机电阻分相起动原理图任务实施基本任务1异步劈相机的直接起动

在劈相机的实际使用时，还应注意以下几点：（1）劈相机只允许空载起动，待劈相机起动完成后，才能逐个接通电动机负载。（2）劈相机停止工作前应先断开电动机负载。劈相机运行中应特别防止接触网突然断电，劈相机转速下降到1200

r/min以下不带起动电阻重新起动时，可能造成劈相机“走单相”故障的发生。（3）劈相机起动时间不能过长，在最低网压（19

kV）下起动时间应不超过15

s，在高网压（29

kV）下要防止过早切除起动电阻，造成劈相机在低速大电流下单相堵转。在一般情况下，连续起动次数不应超过3次，如仍不能起动，则应查明原因消除故障后，方可再行起动。任务实施基本任务2劈相机三相电压不对称的调整

1.三相电压不对称的原因

劈相机负载时其电动相绕组中流过的既有电动机电流，又有发电机电流；而发电相绕组中只流过发电机电流，说明劈相机的定子三相电流是不对称的，不对称电流将引起不对称的阻抗压降。在劈相机负载后由于三相不对称的阻抗压降，仍会造成劈相机三相端电压的不对称。此外，没有被完全抵消的气隙剩余负序磁场，也将在定子三相绕组中感应出负序电动势，这就进一步加剧了三相电压的不对称。任务实施基本任务2劈相机三相电压不对称的调整

2.改善劈相机三相电压对称性的措施1）劈相机定子绕组采用三相不对称绕组

采用这种方法只能保证劈相机在额定负载、额定电压下三相电压的对称性。但劈相机的电负载是随机车运行工况而改变的，当负载变动以及单相电源电压在270～460

V范围内波动时，劈相机的三相端电压也要随之改变，这将直接影响其三相电压的对称性。为了改善劈相机在负载变动时的三相电压对称性，还可采用并联电容器的措施。任务实施基本任务2劈相机三相电压不对称的调整

2.改善劈相机三相电压对称性的措施2）在负载侧的U和W端子上并联电容器

负载侧并联电容后可以减小流过劈相机W相的电流，从而降低劈相机三相电压的不对称度。只要随着负载的增减相应地增减并联电容的数量，就能保证劈相机