电机三相电流不均匀的原因是什么？
沈女士的朋友小Z是一家汽车企业的老板。小Z讲了一个对待和服务客户的事情：一个客户在他们单位配了一个大功率电机。因为客户的迫切需要，企业派了专车到使用现场，第二天就装上了。但是客户打电话说电流严重不均匀的突如其来的信息3354让所有参加电机厂测试的人都觉得不可思议，都在冒汗。
在与客户沟通不成功的情况下，企业立即派人到客户使用现场，现场调查得到的信息是客户配电柜与电机之间的连接线严重接地，导致所谓的电机故障。
在市场经济条件下，企业间PK和服务占很大比重。小Z描述的事实是线路问题导致电流不均匀的典型案例。在称赞该企业急客户的同时，引发了整理分析三相电机电流不平衡问题的兴趣。
三相平衡一直是交流电机研究和应用中不可回避的课题。为了合成圆形旋转磁势，三相绕组必须设计成120电角度分布和等阻抗值。在实际应用条件下，如果出现三相电流不平衡，或者用手指一弹就能瞬间解决，或者情况恶化，造成严重事故，原因总是说不清。今天女士重点讲三相电流平衡，旨在解决三相电流不平衡及其原因，善用和控制三相交流电机。
三相电流不平衡时发生了什么？
当三相对称电流流过对称三相绕组时，三相复合磁势波是一个等幅正弦旋转磁势波——。假设相电流有效值为I，每相串联匝数为W，基波绕组系数为kw1，极数为P，相绕组基波磁势幅值为
F1=0.9IW/pkW1……（1）
三相合成磁势的振幅为
F1=1.35IW/pkW1……（2）
如果三相电流由于电网因素或电机本身的缺陷而不对称或不平衡，则三相复合磁势的基波仍按正弦规律分布，也是旋转磁势，但幅值随时间变化，因此幅值的轨迹不是圆的。利用对称分量法，将一组不对称的三相电流IA、IB、IC分解为正序分量、负序分量和零序分量，它们的有效值分别用I、I-和I0表示，因此三相电流可以表示为
iA=2 I+sint+2 I-sint+2 I0sint ………………………（3）
iB=2 I+sin(t-2/3)+2 I-sint(t-4/3)+2 I0sint……（4）
iC=2 I+sin(t-4/3)+2 I-sint(t-2/3)+2 I0sint……（5）
正序电流I产生正旋转磁势。根据公式(2)，振幅F=1.35 I W/p KW1，负序电流I-产生反向旋转磁势。根据公式(2)，振幅F-=1.35 I-W/p KW1，零序电流产生的三个脉冲振动磁势在时间上是同相的，所以磁势是合成的，因此，当不对称三相电流流过对称三相绕组时，基波旋转磁势为
f1(t,x)=1.35I+W/pkW1sin(t-)+ 1.35I-W/pkW1sin(t+) …（6）
等式(6)表明两种磁势具有不同的振幅。
方向相反，合成为一幅值变化的椭圆形旋转磁势，如图1所示。
图1
图2中用空间矢量表示正向、反向旋转磁势及其合成磁势。取两相同向时的方向作为x轴方向，并以这一瞬间为时间起点(t=0时)。当经过任何一段时间t之后，正向旋转磁势F+沿反时针方向转了ωt角度，而反向旋转磁势F-沿顺时针方向转了ωt角度。从图中不难看出，当F+和F-沿相反方向旋转时，合成磁势F的大小和位置也随之变化。
图2
设F的横轴分量为x、纵轴分量为y，则
x=F+cosωt+F-cosωt=(F++F-)cosωt……（7）
y=F+sinωt-F-sinωt=(F+-F-)sinωt……（8）
将式（7）、（8）平方后相加，可得
x2/(F++F-)2+y2/(F+-F-)2=1……（9）
式（9）是一个椭圆方程，表面合成磁势F旋转一圈时，矢量端点轨迹为椭圆，故称之为椭圆形旋转磁势(如图1所示)。
为何三相电流会不平衡？
理论上电网三相对称电压施加电机上时，三相交流电机电枢绕组内应流过三相对称电流。但实际上远远没这么简单：电网非单纯三相负载，加上电机因本身质量、负荷情况及维护保养等造成的不确定因素，三相电流可能会不平衡而引发发热、异常噪声振动问题或烧毁电机的严重事故。
● 电网电压对电机电流的影响
对于三相电机，若供电电压不平，电机内就会有逆序电流磁场，并产生较大的逆序转矩，导致电流不平。当电源电压不平衡度达5%时，电机相电流可能会出现高达20%的不平度。
导致电源电压不平的原因很多，常见的原因有：
（1）变压器绕组故障，导致输出电压不平。
（2）输电线路过长、输电线质量不佳导致线路压降存在差异性，导致终端电压不平。
（3）动力、照明混用，工厂、企业存在单相负载，致使各相负荷分布不均，造成电网三相电压可能存在一定程度的不对称。
● 电机过载
电动机处于过载运行状态，如小马拉大车，特别是电机起动时，定、转子电流局部发热情况加重，容易出现严重电流不平情况。
●定子、转子绕组故障
电机绕组出现匝间、对地、相间等电气故障，都会引起某一相或两相电流过大。
（1）绕组中有导电异物进入，导致匝间故障。
（2）定子绕组有断线。
（3）因绕组受潮出现漏电问题。
（4）定转子气隙不匀或扫膛。
（5）转子绕组有断线或铸铝转子电机有瘦条或断条事实。
●其他一些人为性的因素
（1）接线错误。
（2）电机引线或客户电源线对地。
（3）电气连接部分出现松动、氧化等。
（4）保护器断开。
（5）绕组绝缘局部老化。
原因分析检查程序实例
● 检查电源符合性。（1）试验线路熔断丝接触不良或熔断；（2）电源电压检查；（3）电机与电源的连接是否完好。
● 检查电机
（1）内部接线，这主要是在电机生产过程或修理电机过程中会出现的问题，运行中的电机不会存在该类故障。（2）电机绕组出现电气故障；（3）绕组极性问题；（4）电机与电源连接可靠性；（5）绕组重绕后三相绕组匝数不对称。
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