九相感应电机接成三相运行时定子电流分析

张礼运, 池波



九相感应电机接成三相运行时定子电流分析

张礼运, 池波

（中海油田服务股份有限公司，北京 101149 )

本文对九相感应电机接成三相运行时的定子电流进行了理论分析，并利用ansoft软件进行了仿真分析。仿真结果验证了理论分析的正确性。

九相 感应电机 电流 Ansoft

0 引言

受电力系统的限制，电机的相数通常不超过三相，三相感应电机得到广泛应用。电力电子器件技术的发展使得多相功率变换器件成为可能，从而电机的相数也突破这一限制。多相感应电机转矩性能平稳，可靠性高，适用于大功率传动系统尤其是舰船驱动。目前，船舶电力推进系统根据配置方案的不同普遍采用三相或多相变频感应电机作为主推进电机。

多相感应电机需配备相应的多相变频器为其提供电源。目前大多数电机制造厂都没有多相变频电源供电机出厂试验使用。本文以九相电机为例，对九相感应电机接成三相运行时定子电流进行分析，探讨利用三相电源对九相感应电机进行出厂试验的可能性。

1 感应电机定子绕组接法

1.1 九相感应电机定子绕组接法

为了叙述的方便，本文以6极，九相感应电机为例进行分析。九相感应电机定子绕组为3Y连接，每个Y依次顺移20°电角度。各相电动势星形图如图1所示。

1.2 九相感应电机接成三相运行时绕组接法

九相感应电机接成三相运行时，绕组接法如图2所示。图2中3Y的中性点O1，O2，O3不连接。

2 三相运行时定子电流分析

2.1 等效电路变换

为了对图2所示的电路进行分析，需对该电路进行等效电路变换。由于A1，A2，A3支路构成的星形Y1三相对称，故中性点O1电势为零。同样，中性点O2、O3电势也为零。根据电路原理[2]，可以用1根导线把中心点O1、O2、O3连接起来而不影响对整个电路的分析。图2的等效电路如图3所示。

图3中A、B、C共3套绕组为三相对称绕组，可对虚线框中的A相电路进行单独计算，B，C相绕组的电路计算结果可以根据与A相的相位关系得到。

2.2 定子绕组环流分析

下面对接成3相，空载运行时的9相感应电机A相定子绕组内部环流进行分析。根据感应电机T型等效电路，空载运行时转子支路电流很小，忽略转子支路。A相绕组电路图如图5所示[4]。

根据图5和电路原理中的回路分析法，电流，电势满足如下方程，写成矩阵形式为：

则各支路电流：

A相电流

3 计算及仿真结果

通过计算结果可以看出，九相电机接成三相运行时A相绕组的3个支路A1，A2，A3之间会产生严重环流，该电流远远大于电机额定电流，电机无法正常运行甚至会很快烧损。

利用ansoft软件对接成3相运行，在额定转矩时该9相感应电机的运行情况进行了有限元仿真，A1，A2，A3支路的电流如图6所示，其中电流较小的为A2支路的电流。A1，A3支路的电流均超过30000A，电机无法正常运行。

4 结论

本文对9相感应电机接成3相运行时的定子电流进行了理论分析计算及仿真验证。计算及仿真结果表明，感应电势不同的支路并联运行，无论中心点连接与否，都将导致严重的环流，电机将无法正常运行。

[1] 辜承林，陈乔夫，熊永前. 电机学[M]. 武汉：华中科技大学出版社, 2010.

[2] 汪建．电路原理[M]．北京：清华大学出版社．2007．

[3] 许实章. 新型电机绕组——理论与设计[M]. 北京：机械工业出版社, 2002.

[4] 李金香，孙玉田，田昕，焦晓霞. 大型空冷汽轮发电机定子不对称支路绕组设计与解析分析[J]. 大电机技术, 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

张礼运（1961-），男，高级工程师。研究方向：船舶轮机技术。