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0 引言

异步电动机因结构简单、使用安全、运行可靠、维护方便、环境适应性强，已得到广泛应用[1]。随着GB 18613—2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》的发布与执行，很多低能效电机逐渐被淘汰，逐渐被2级能效甚至1级能效电动机所替代。

短路是电动机最常发生的故障之一，如果短路持续时间较长，可能使绕组温度剧升，电机绕组绝缘强度下降、使用寿命更是呈指数倍下降，严重影响电机工作的安全可靠性。事故严重时，可以使电机绕组烧坏和变形。

本文利用Simulink中内含的功能元件，建立了异步电动机的仿真模型，并把它应用到异步电动机直接起动，三相短路和单相短路中，对高效电动机继电保护装置的选择提供理论依据。

1 等效电路和仿真模型

以YBX3 132M-4 7.5kW 380V异步电动机为例，电机基本参数见表1。

表1 电动机参数

1.1 等效电路及相关方程

异步电动机的“T”型等效电路见图1，其电路方程如下[2]

图1 异步电动机“T”型等效电路

图中，R1=1.196Ω,X1σ=2.836Ω,R2′=1.5336Ω,Rm=4.392Ω,Xm=90.597Ω,s=0.0319。

感应电动机是电力系统负荷的重要组成部分，三相感应电动机正常运行时，若定子端点发生三相对称或不对称突然短路，定子电流和电磁转矩将产生一定的冲击。

感应电动机的转矩方程为

式中,TL—负载转矩；RΩΩ—旋转阻力系数；J—转动惯量；Te—电磁转矩，P0—电机的极对数。

与同步电动机相比较，感应电动机突然短路的特点是

(1)转子没有外加的直流励磁电流，故定子短路电流的稳态分量为0；

(2)转子为隐极，转子绕组为三相或多相对称绕组，故d、q轴的瞬态参数相等，稳态参数亦相等，使定子短路电流中的高次谐波为0；……