三相異步電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行，嚴(yán)格地說，可分為定子缺相和轉(zhuǎn)子缺相兩種。常見的是定子缺相。本文將對(duì)這兩類情況的運(yùn)行電流變化規(guī)律進(jìn)行討論。
1、定子缺相運(yùn)行
（1）定子y接法缺相運(yùn)行
如圖1所示，正常y接法運(yùn)行的定子，無論是一相繞組斷線，還是一相電源線斷線，都形成另兩相繞組反串聯(lián)接在電源單相線電壓ue下，如圖4所示。每相繞組承擔(dān)的電壓為0.5ue。
三相正常運(yùn)行輸入功率pe為：
pe＝ ueiecosφ
式中ie為電機(jī)的額定電流。
設(shè)cosφ＝常數(shù)，缺相運(yùn)行電機(jī)允許輸入功率pd為：
pd＝2×（0.5ueiecosφ）＝ueiecosφ
pd／ pe＝1／ ＝0.577 （1）
從（1）式可看出，在保證電流不超過額定值ie的條件下，正常y接法缺相運(yùn)行時(shí)電機(jī)的功率只能達(dá)到三相運(yùn)行時(shí)的57.7％。帶有某一負(fù)載的電機(jī)運(yùn)行中突然缺相運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)稍微下降，軸負(fù)載功率由兩相繞組承擔(dān)，缺相運(yùn)行電流增大到三相正常運(yùn)行電流的 倍（注意不是大 倍），此時(shí)，電機(jī)往往工作于過負(fù)載狀態(tài)。
（施涼奎先生認(rèn)為：缺相運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)空載或負(fù)載電流，一般都要比正常運(yùn)行時(shí)約大 倍。準(zhǔn)確地說，三相異步電動(dòng)機(jī)正常y接法的定子缺相運(yùn)行時(shí)空載或負(fù)載電流，約是正常運(yùn)行時(shí)的 倍。）
事實(shí)上，在低壓小型電動(dòng)機(jī)中，僅4kw以下電動(dòng)機(jī)定子采用y接法，而大量小型電動(dòng)機(jī)采用的是△接法。
（2）定子△接法缺相運(yùn)行
①定子一相電源線斷線
如圖2所示，正?！鹘臃ㄟ\(yùn)行的定子，當(dāng)一相電源線斷線時(shí)，電機(jī)定子形成兩相相繞組順串聯(lián)（簡稱支路1）和第三相相繞組（簡稱支路2）并聯(lián)接在電源單相線電壓下，如圖5所示。
由于支路2（第三相相繞組）允許流過的電流僅為額定電流ie的1／ ，根據(jù)并聯(lián)電路工作原理，支路1允許流過的電流與其阻抗成反比，只有額定電流ie的1／（2 ），則此時(shí)電機(jī)允許輸入電流id1為：
id1＝（1／ ）ie+1／（2 ）ie＝（ ／2）ie
三相正常運(yùn)行輸入功率pe為：
pe＝ ueiecosφ
設(shè)cosφ＝常數(shù)，缺相運(yùn)行電機(jī)允許輸入功率pd1為：
pd1＝（ie ／ ）uecosφ+2×（0.5ue）×［ie／（2 ）］cosφ
＝（ ／2）ueiecosφ
pd／pe＝1／2＝0.5 （2）
從（2）式可看出，在保證電流不超過額定值的條件下，正?！鹘臃ㄟ\(yùn)行的定子，當(dāng)一相電源線斷線時(shí)，電機(jī)缺相運(yùn)行時(shí)的功率只能達(dá)到三相運(yùn)行時(shí)的一半。帶有某一負(fù)載的電機(jī)運(yùn)行中突然缺相運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)稍微下降，電流表顯示定子運(yùn)行電流為三相正常運(yùn)行顯示電流（線電流）的（2／ ）倍（注意不是大 倍），此時(shí)，電機(jī)往往工作于過負(fù)載狀態(tài)。
由于兩個(gè)并聯(lián)支路的阻抗不相等，造成兩個(gè)支路電流不同相，這兩個(gè)單相脈振磁勢合成一個(gè)極壞的橢圓磁勢，其效果也接近單相脈振磁勢。
②定子一相相繞組斷線
如圖3所示，正常△接法運(yùn)行的定子，當(dāng)一相相繞組斷線時(shí)，電機(jī)定子形成一相相電流為0，另兩相相繞組有互差1200電角度的兩相電流存在，如圖6所示。
三相正常運(yùn)行輸入功率pe為：
pe＝ ueiecosφ
設(shè)cosφ＝常數(shù)，每相繞組允許流過的電流仍為額定電流ie的1／ ，則缺相運(yùn)行電機(jī)允許輸入功率pd2為：
pd2＝（ie／ ）uecosφ+（ie／ ）uecosφ＝（2／ ）ueiecosφ
pd2／pe＝2／ ／ ＝2／3=0.667 （3）
從（2）式可看出，在保證電流不超過額定值的條件下，正?！鹘臃ǘㄗ尤毕噙\(yùn)行時(shí)電機(jī)的功率只能達(dá)到三相運(yùn)行時(shí)的66.7％。帶有某一負(fù)載的電機(jī)運(yùn)行中突然缺相運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)稍微下降，軸負(fù)載功率由兩相繞組承擔(dān)，缺相運(yùn)行電流增大到三相正常運(yùn)行電流iz的1.5倍（注意不是大 倍），如圖6所示，ia=1.5 iz，ib= ic=1.5×（iz／ ）=（ ／2）iz=0.866iz。
③定子兩相相繞組斷線
至于△接法定子兩相相繞組斷線（這種現(xiàn)象較少見），則只出現(xiàn)一個(gè)相繞組單獨(dú)工作。每相繞組允許流過的電流仍為額定電流ie的1／ ，則缺相運(yùn)行電機(jī)允許輸入功率pd3為：
pd＝ue（1／ ）iecosφ＝（1／ ）ueiecosφ
pd／ pe＝1／3=0.333 （4）
從（3）式可看出，在保證電流不超過額定值ie的條件下，正?！鹘臃ǘㄗ尤眱上噙\(yùn)行時(shí)電機(jī)的功率只能達(dá)到三相運(yùn)行時(shí)的33.3％。帶有某一負(fù)載的電機(jī)運(yùn)行中突然缺相運(yùn)行時(shí)，軸負(fù)載功率由一相繞組承擔(dān)，缺兩相運(yùn)行，一相繞組電流增大到三相正常運(yùn)行相電流的3倍（注意不是大 倍），電流表顯示定子運(yùn)行電流為三相正常運(yùn)行顯示電流（線電流）的 倍，此時(shí)，電機(jī)工作于過負(fù)載狀態(tài)。
2、轉(zhuǎn)子缺相運(yùn)行
在實(shí)際工作中轉(zhuǎn)子缺相運(yùn)行也較常見。繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)三相電路，三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)多相電路，每一根導(dǎo)體為一相。無論哪一種轉(zhuǎn)子，正常運(yùn)行時(shí)，三相或多相的轉(zhuǎn)子繞組，都將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢。
當(dāng)繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一相斷線后，正常y接法的轉(zhuǎn)子電路就變成了單相電路。轉(zhuǎn)子磁勢此時(shí)為單相脈振磁勢。根據(jù)雙磁場旋轉(zhuǎn)理論，單相脈振磁勢可以分解為幅值相等、轉(zhuǎn)向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢，轉(zhuǎn)子上面就出現(xiàn)兩個(gè)大小相等、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁勢。由于反轉(zhuǎn)磁勢切割定子導(dǎo)體，在定子上產(chǎn)生了附加電勢，形成定子附加電流，其附加電流頻率f2為:
f2=pn0（1—2se）／60=（1—2se）f1
式中：p為電機(jī)的極對(duì)數(shù)；n0為電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速；se為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率，一般為0.03左右；f1為電機(jī)定子電流頻率。
取se=0.03，則f2=（1—2×0.03）f1=0.94f1
從上式可以看出，附加電流頻率f2與定子電流頻率f1極為接近，這兩部分電流復(fù)合成一個(gè)低頻“浪涌”電流，使定子側(cè)電流表指針擺動(dòng)，電機(jī)出現(xiàn)低頻噪聲。
鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缺相，即發(fā)生鼠籠轉(zhuǎn)子導(dǎo)條斷裂或開焊故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子電流的電流表指針將作周期性擺動(dòng)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，低于額定值，電機(jī)振動(dòng)增大。
需要指出的是，我們所說的三相異步電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行，如果不特別說明，一般是指定子缺相運(yùn)行。
3、影響電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行電流大小的其它因素
① 負(fù)載的機(jī)械特性
前面的分析假定電機(jī)所帶負(fù)載為恒功率負(fù)載，即缺相前后，電機(jī)輸出功率保持不變。而事實(shí)上，電機(jī)缺相后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)稍微下降。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，隨著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速稍微下降電動(dòng)機(jī)的輸出功率也稍微下降，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降對(duì)電動(dòng)機(jī)的電流增大倍數(shù)的影響很小可忽略。但對(duì)于離心風(fēng)機(jī)類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，由于功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，隨著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速稍微下降電動(dòng)機(jī)的輸出功率將明顯下降，如當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降5%，電動(dòng)機(jī)的輸出功率將下降14.4%，平方轉(zhuǎn)矩類負(fù)載電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降對(duì)電動(dòng)機(jī)的電流增大倍數(shù)的影響不能忽略。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電流增大倍數(shù)將低于前面敘述的計(jì)算值，特別是在電動(dòng)機(jī)分析定子△接法一相相繞組斷線故障中要引起注意?？梢?，電動(dòng)機(jī)的電流增大倍數(shù)與負(fù)載的機(jī)械特性有關(guān)。
② 電網(wǎng)電壓與負(fù)載率
三相異步電動(dòng)機(jī)在缺相運(yùn)行時(shí)，是否會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過電流？在實(shí)際工作中，與電網(wǎng)電壓高低有很大關(guān)系。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)定子允許在其額定電壓的－5%~+10%范圍內(nèi)長期運(yùn)行，而測試數(shù)據(jù)表明，當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出功率為額定功率，電動(dòng)機(jī)定子電壓超過其額定電壓的7%時(shí)， y系列電動(dòng)機(jī)定子電流下降4.8%；當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出功率為額定功率的70%，電動(dòng)機(jī)定子電壓超過其額定電壓的7%時(shí)， y系列電動(dòng)機(jī)定子電流下降26.4%。一般情況下，工業(yè)用電動(dòng)機(jī)通常在50％～60％額定功率下工作。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子電壓高低對(duì)電動(dòng)機(jī)的缺相運(yùn)行電流大小有很大影響。而電網(wǎng)電壓高低往往決定著電動(dòng)機(jī)定子電壓的高低。
正?！鹘臃ㄟ\(yùn)行的定子，電動(dòng)機(jī)輸出功率為額定功率的70%，三相正常運(yùn)行電流iz為額定電流的75%左右，當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子電壓超過其額定電壓的7%，一相相繞組斷線時(shí)，如圖6所示，ia=1.5×（1－0.264）iz=1.104×0.75ie=0.828ie，ib=ic=0.866iz=0.866×0.75ie=0.6495ie。由于工業(yè)用電動(dòng)機(jī)通常在50％～60％額定功率下工作，電動(dòng)機(jī)定子電壓超過其額定電壓的7%時(shí)，正常△接法運(yùn)行的定子，當(dāng)一相相繞組斷線時(shí)，電流表顯示的電動(dòng)機(jī)定子運(yùn)行電流將不會(huì)超過電動(dòng)機(jī)定子的額定電流。正因?yàn)槿绱耍妱?dòng)機(jī)的熱繼電器過載保護(hù)對(duì)正?！鹘臃ㄟ\(yùn)行的定子缺相運(yùn)行保護(hù)往往失效。這一點(diǎn)要引起特別注意。
需要指出的是，正?！鹘臃ㄟ\(yùn)行的定子缺相運(yùn)行，盡管電流表顯示的電動(dòng)機(jī)定子運(yùn)行電流不超過電動(dòng)機(jī)定子的額定電流，但只要其中一相繞組流過的電流超過其允許流過的電流（額定電流ie的1／ ），該電動(dòng)機(jī)即為工作于過載狀態(tài)。如，1臺(tái)交流380v、75kw三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，額定電流為150a。采用y/△啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)正常，運(yùn)轉(zhuǎn)10min左右，電動(dòng)機(jī)明顯發(fā)熱，且運(yùn)轉(zhuǎn)聲沉悶。此時(shí)測得電動(dòng)機(jī)三相電流分別為ia=112.8a、ib=64.5a、ic=65.2a，從測量結(jié)果可以看出，b、c相電流偏小，且基本相等，而a相電流是b、c相電流的 倍。我們知道，對(duì)△接法運(yùn)行的三相電動(dòng)機(jī)，正常時(shí)各相的線電流為各繞組相電流的 倍。由此推定為ia為線電流，ib、ic為相電流，故障原因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)缺相運(yùn)行所致。后經(jīng)查實(shí)，故障為主接觸器一相觸點(diǎn)接觸不良。從表面上看三相電流均不超過電動(dòng)機(jī)的額定電流150a，但事實(shí)上，電動(dòng)機(jī)已經(jīng)過載，明顯發(fā)熱。由于ia=112.8a大于額定電流ie／ ＝150/ ＝86.6 a，且a相電流是b、c相電流的 倍，根據(jù)前面的分析可知，電機(jī)已過載。
4、結(jié)束語
三相異步電動(dòng)機(jī)正常y接法運(yùn)行的定子，無論是一相繞組斷線，還是一相電源線斷線，缺相運(yùn)行電流增大到三相正常運(yùn)行電流的 倍；正?！鹘臃ㄟ\(yùn)行的定子，當(dāng)一相電源線斷線時(shí)，每相繞組電流增大到三相正常運(yùn)行時(shí)相電流的2倍，電流表顯示定子運(yùn)行電流為三相正常運(yùn)行顯示電流（線電流）的（2／ ）倍；正常△接法運(yùn)行的定子，當(dāng)一相相繞組斷線時(shí)，一相電流增大到三相正常運(yùn)行電流的1.5倍，另兩相電流為三相正常運(yùn)行電流的0.866倍；正常△接法運(yùn)行的定子，缺兩相運(yùn)行，一相繞組電流增大到三相正常運(yùn)行相電流的3倍，電流表顯示定子運(yùn)行電流為三相正常運(yùn)行顯示電流（線電流）的 倍；轉(zhuǎn)子缺相運(yùn)行，定子側(cè)電流表指針擺動(dòng)。缺相運(yùn)行是否會(huì)過電流與電網(wǎng)電壓、負(fù)載的機(jī)械特性、負(fù)載率有很大關(guān)系。