张元星， 赵海森， 刘晓芳， 王翔宇

(华北电力大学 电气与电子工程学院，北京 102206)

0 引 言

供电电源三相电压不平衡是电力系统用户侧常见的一种电能质量偏差现象，会导致电机损耗增加、带载能力降低[1-3]，影响整个电机系统的运行效率，造成大量电能浪费。为探索电源电压不平衡条件下电机系统节能新途径及不平衡抑制措施，研究不平衡条件下电机定、转子铁心内部磁场分布特点及电机损耗，从电机结构及控制策略方面提出了有针对性的节能措施。

在三相电压不平衡对电机运行性能及损耗影响方面，已有大量相关研究。文献[4]对常用的几种电压不平衡度定义进行了对比分析，指出电机的降额因数和温升曲线应该用电压不平衡度和正序电压幅值综合衡量；文献[5]指出，由电压不平衡引起的负序电流使得异步电机定、转子铜耗增加，且当电压不平衡度<15%时，铁耗和风摩耗变化很小；文献[6]指出，与电压平衡时相比，异步电机在欠电压和过电压不平衡情况下的铁耗均有所增加；文献[7-9]利用复数电压不平衡度定义，指出在相同的复数电压不平衡度幅值kv下，定、转子总铜耗均不受复数电压不平衡度相角θv的影响，而是依赖于电压不平衡的情况，且欠电压不平衡比过电压不平衡时的总铜耗要大。上述文献主要从电机总体能耗角度分析三相电压不平衡对电机运行性能的影响，并未从微观角度研究三相不平衡条件下电机定、转子的铁心磁密、转子导条电流密度变化特点及其对电机运行性能与损耗的影响。

针对上述问题，本文以一台Y132S- 4，5.5kW 笼型异步电机为例，采用复数电压不平衡度定义，利用场-路耦合时步有限元法，对电机在典型电压不平衡条件下，定、转子铁心内部磁密、转子导条电流密度随时间变化特点及其对电机各项损耗的影响进行了对比研究和试验验证。本文研究成果对三相电压不平衡条件下的电机系统节能新技术及不平衡抑制提供了必要技术支持。

1 不平衡定义与时步有限元

1.1 三相电压不平衡度的精确定义

目前，国内外大部分采用4种电压不平衡度定义方法，即线电压不平衡度、相电压不平衡度、电压不平衡度和复数电压不平衡度(CVUF)。……