什么是电气不平衡？电机中的相序不平衡 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机上的螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡 什么是电气不平衡？电机中的相序不平衡 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机上的螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡

什么是电气不平衡？电机中的相序不平衡。

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了解电气不平衡

定义：什么是电力不平衡？

电气不平衡 （也称为相位不平衡、电压不平衡或电流不平衡）是指三相电力系统中三相电压或电流幅值不相等或相位差不正好为120度的情况。这种电源或电机绕组的不对称会导致电磁力不平衡、电机绕组过热、负序电流、转矩脉动以及其他特性。 振动 频率是线路频率的两倍。.

即使是微小的电压不平衡（2-3%）也会导致显著的电流不平衡（6-10倍），从而降低电机效率和寿命。电气不平衡是工业设施中常见的问题，可能由公用设施供电问题、配电不良或电机绕组缺陷引起。.

电气不平衡的类型

1. 电压不平衡

线间电压或线对中性点电压不相等：

  • 测量： 测量各相线对（AB、BC、CA）之间的电压。
  • 计算： % 电压不平衡 = (最大偏差 / 平均值) × 100
  • 例子： 各相电压分别为 477V、480V 和 483V → 平均电压 480V，最大偏差 3V → 0.625% 不平衡
  • 可接受： < 1%（按NEMA标准）, < 2%（符合IEC标准）

2. 当前不平衡

三相电流不相等：

  • 测量： 测量各相（IA、IB、IC）电流
  • 计算： % 电流不平衡 = (最大偏差 / 平均值) × 100
  • 原因： 电压不平衡、绕组故障、连接不良
  • 放大： 电压的小幅不平衡会导致电流的大幅不平衡（6-10倍放大）。

3. 相位角不平衡

  • 相位之间的间隔并非正好为120°
  • 产生脉动扭矩和热量
  • 比幅度不平衡现象少见
  • 需要使用电能质量分析仪进行检测

造成电力不平衡的原因

公用事业供应问题

  • 变压器故障： 不平衡配电变压器
  • 单相负载： 同一电源上的大单相负载造成不对称
  • 输电线路问题： 三相阻抗不相等
  • 公用设施故障情况： 系统扰动

设施配送

  • 连接不良： 单相高电阻连接
  • 保险丝烧断： 单相部分失衡（严重不平衡）
  • 电缆长度不等： 相导体中不同的阻抗
  • 单相： 单相完全失衡（极度不平衡）

运动内部原因

  • 绕线故障： 转弯间隙减少单阶段有效转弯次数
  • 缠绕不对称性： 绕组电阻的制造差异
  • 连接问题： 终端连接不良
  • 绕组损坏： 局部短路或开路

对运动性能的影响

过热

最严重的后果：

  • 负序电流会产生额外的热量。
  • 其中一相的电流超过了设计值。
  • 温度升高幅度远大于电压不平衡所表明的程度
  • 经验法则： 3%电压不平衡会导致18-25%温升
  • 绝缘材料加速老化和失效

效率和功率因数

  • 环流导致效率降低
  • 降低功率因数
  • 能源消耗增加
  • 典型效率损失：中等不平衡情况下为 1-2%

扭矩脉动

  • 2倍工频下的脉动转矩
  • 在传动系统中产生扭转振动
  • 可以激发扭转共振
  • 降低平稳运行

振动

  • 2倍线路频率： 120 Hz（60 Hz）或 100 Hz（50 Hz）振动分量
  • 电磁起源： 脉动磁力
  • 振幅： 与不平衡程度成正比
  • 困惑： 可能被误认为是 定子故障 或 磁力

缩短使用寿命

  • 热应力增加会缩短绝缘材料的使用寿命。
  • 电机需要降额运行（容量降低）
  • 3% 电压不平衡可使电机寿命缩短 50%

检测与测量

电压测量

  • 电机带载运行时，测量线间电压（VAB、VBC、VCA）。
  • 计算平均值和百分比偏差
  • 在电机端子（而非电源面板）处进行测量，以计入电压降。
  • 记录并分析其随时间变化的趋势

电流测量

  • 用钳形表测量各相电流
  • 计算不平衡百分比
  • 电流不平衡通常是电压不平衡的 6-10 倍
  • 电流失衡加剧表明运动功能出现问题。

振动分析

  • 升高 2 倍线频率分量
  • 将振幅与基线进行比较。
  • 通过频率（120/100 Hz 与 2 倍运行速度）与机械 2 倍（不对中）区分开来

热监测

  • 测量绕组温度或电机机架温度
  • 相间温度不平衡
  • 负载下整体温度高于预期。

校正方法

供给侧失衡

  • 如果入户线出现不平衡，请联系电力公司。
  • 检查并拧紧配电系统中的所有连接。
  • 检查保险丝和断路器是否完好
  • 将单相负载平衡到三相上
  • 检查变压器分接头设置

关于电机侧问题

  • 检查并清洁电机接线端子
  • 检查电缆连接是否牢固且清洁。
  • 绕组故障检测（绝缘电阻、电流特征分析）
  • 如果确认存在内部故障，则需要重绕电机或更换电机。

降息

  • 如果无法纠正不平衡，则降低电机负载。
  • NEMA建议，如果1%电压不平衡超过1%，则应按每1%电压不平衡量进行1%降额。
  • 密切监测温度

预防和监测

安装

  • 通电前请检查电机端子处的电压平衡。
  • 使用尺寸合适的导线（尽量减少电压降）
  • 确保所有连接处清洁牢固。
  • 检查电机连接是否正确（星形接法还是三角形接法）

手术

  • 周期性电压和电流测量
  • 趋势是检测正在出现的问题
  • 注意检查保险丝是否熔断或断路器是否跳闸。
  • 对存在反复电机故障的设施进行电能质量调查

电气不平衡是电机中常见但常被忽视的问题，它会对电机的健康、效率和寿命产生显著影响。了解电压不平衡和电流不平衡之间的关系，识别2倍工频振动特征，并通过正确的安装和监控来维持平衡的电源，对于实现最佳电机性能和可靠性至关重要。.

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