機(jī)電工程師論文范文電動(dòng)機(jī)電壓降分析

　　摘要：本文首先對(duì)異步電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)的特點(diǎn)及電動(dòng)機(jī)允許全電壓起動(dòng)的條件進(jìn)行了分析,了解異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法及優(yōu)缺點(diǎn),通過(guò)對(duì)渠首泵站改造工程中的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電壓降的計(jì)算和分析, 用數(shù)據(jù)證實(shí)了渠首泵站改造后電動(dòng)機(jī)能夠采用全電壓直接起動(dòng)。對(duì)實(shí)際應(yīng)用中泵站設(shè)計(jì)和機(jī)組運(yùn)行方式有一定的幫助，對(duì)正確選擇起動(dòng)方法有一定的指導(dǎo)價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī),起動(dòng)電壓降,計(jì)算分析,職稱(chēng)論文網(wǎng)

　　1引言

　　電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備。按使用電源不同,可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī),交流電動(dòng)機(jī)又分為同步電機(jī)和異步電機(jī)。大型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)可能把電網(wǎng)電壓拉低很多，以致于對(duì)相鄰電機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，使其停轉(zhuǎn)或堵轉(zhuǎn)，進(jìn)一步擴(kuò)大不良影響。

　　交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式可分為直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)兩種方法。直接起動(dòng)也稱(chēng)全電壓直接起動(dòng)。全電壓直接起動(dòng)方式所需設(shè)備簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,價(jià)格便宜,起動(dòng)時(shí)間短。特別是緊急備用的情況下,為工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的首要選擇。但是全電壓直接起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(B)較強(qiáng),轉(zhuǎn)子籠條切割磁力線的速度(V)又很快，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，感應(yīng)電勢(shì)E=B·L·V·sinα很大，因而感生電流即起動(dòng)電流就大, 三相異步電機(jī)的啟動(dòng)電流高達(dá)額定電流的5～8倍,同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，電動(dòng)機(jī)非常大的起動(dòng)電流和起動(dòng)過(guò)程中非常低的功率因數(shù)對(duì)電網(wǎng)造成較大干擾，這樣大的電流通過(guò)線路時(shí)會(huì)造成很大的電壓降，使線路電壓降低，從而影響其他電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，直接起動(dòng)要求電網(wǎng)容量足夠大。降壓起動(dòng)起動(dòng)電流比全電壓起動(dòng)時(shí)的小，能減少起動(dòng)電流造成的不良影響，但所需設(shè)備復(fù)雜，操作維護(hù)麻煩，費(fèi)用高，同時(shí)因起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低且不可調(diào)，啟動(dòng)過(guò)程中存在著二次沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩，若起動(dòng)較重的負(fù)載就成問(wèn)題。在有專(zhuān)用變壓器的前提下，機(jī)組優(yōu)先采用全電壓直接起動(dòng)方式。

　　2工程概況

　　陜西省交口抽渭大型灌區(qū)位于陜西省關(guān)中平原東部的渭河下游，是以渭河為水源，灌排并舉的大型多級(jí)電力排灌泵站工程。工程分兩期建成，1960年至1966年建成一期工程，1966年至1970年建成二期工程。共建排灌泵站31座，安裝機(jī)組137臺(tái)，總裝機(jī)功率31584 kW。其中：灌溉泵站26座，安裝機(jī)組108臺(tái)，總裝機(jī)功率26809 kW;分8級(jí)抽水，最高累計(jì)凈揚(yáng)程86.25m;設(shè)計(jì)抽水流量39.7m3/s。排水泵站建有5座，安裝機(jī)組29臺(tái)，排水裝機(jī)功率4775kW，設(shè)計(jì)排水流量38 m3/s。泵站用電除渠首泵站由東方紅變6kV直供外，其余均由交口灌區(qū)泵站自管變電站(所)供給。

　　渠首泵站為交口抽渭灌溉系統(tǒng)渠首一級(jí)抽水站，直接從渭河提水，是交口灌區(qū)的唯一水源泵站，泵站控制灌溉面積126.2萬(wàn)畝，設(shè)計(jì)揚(yáng)程17.87m。承擔(dān)著交口灌區(qū)126.2萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉任務(wù)，對(duì)灌區(qū)的生存與發(fā)展起著舉足輕重的作用。渠首泵站位于陜西省西安市臨潼區(qū)交口鎮(zhèn)渭河北岸，1970年建成，泵站設(shè)計(jì)流量39.7 m3/s，2001年利用世行貸款項(xiàng)目對(duì)原安裝4臺(tái)湘江56機(jī)組進(jìn)行了更新改造，改造后安裝4臺(tái)1400s-18離心泵，配套T-K1300-16/2150型電動(dòng)機(jī)，2011年大型灌排泵站更新改造工程對(duì)渠首泵站原六臺(tái)1200Sh-22A水泵及電機(jī)進(jìn)行了更新改造，總裝機(jī)功率提高到了9640KW。更新改造后渠首泵站電動(dòng)機(jī)能否滿(mǎn)足全電壓直接起動(dòng)，下面通過(guò)對(duì)渠首泵站電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)母線電壓降進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算來(lái)分析。

　　3電壓降計(jì)算分析

　　所謂電動(dòng)機(jī)起動(dòng)就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速?gòu)牧汩_(kāi)始加速到穩(wěn)定運(yùn)行為止的過(guò)程。直接起動(dòng)就是電動(dòng)機(jī)不經(jīng)過(guò)任何降壓而直接將定子繞組接上電源額定電壓將額定電壓直接加在電動(dòng)機(jī)上的起動(dòng)方式。這種起動(dòng)方式最簡(jiǎn)單，并能獲得很大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。《泵站技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，機(jī)組采用全電壓直接起動(dòng)方式時(shí)母線電壓降值不宜超過(guò)額定電壓的15%;當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)引起的電壓波動(dòng)不致破壞其它設(shè)備正常運(yùn)行，且起動(dòng)電磁力矩大于靜阻力矩時(shí)，電壓降可不受15%額定電壓限制。

　　根據(jù)泵站設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：機(jī)組采用全電壓直接起動(dòng)，母線電壓降不宜超過(guò)額定電壓的15%，同時(shí)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)應(yīng)按供電系統(tǒng)最小運(yùn)行方式和機(jī)組最不利組合形式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)更新改造后的渠首站能否滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，首先應(yīng)計(jì)算出渠首泵站主變壓器低壓母線上的三相短路容量Sdm：

　　Sdm=Seb*100/Uk=10000*100/6.83=146412.88KVA

　　式中 Seb——變壓器額定容量。(千伏安)

　　Uk——變壓器阻抗電壓。(%)

　　渠首泵站800KW異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)母線電壓降△Uqm：

　　△Uqm=(Kiq*Sed+Sfh)*100/ Sdm

　　=(7*800+9240)*100/146412.8843=10.14

　　式中 △Uqm——電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)母線電壓降。(%)

　　Kiq——起動(dòng)電動(dòng)機(jī)在全電壓起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流倍數(shù)。

　　Sed——起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定容量。(千伏安)

　　Sfh——變壓器低壓側(cè)其他負(fù)荷容量。(千伏安)

　　Sdm——變壓器低壓母線上的三相短路容量。(千伏安)

　　同時(shí)根據(jù)泵站設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：當(dāng)同一母線上裝置有同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，起動(dòng)電壓降最?lèi)毫忧闆r并不是變壓器滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，必須按全部異步電動(dòng)機(jī)投入運(yùn)行，再起動(dòng)最大一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)的條件進(jìn)行起動(dòng)電壓降計(jì)算。

　　渠首泵站四臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)型號(hào)為T(mén)-K1300-16/2150，裝機(jī)容量均為1300KW，起動(dòng)時(shí)母線電壓降△Uqm：

　　△Uqm=(Kiq*Sed+Sfh)*100/ Sdm

　　=(7*1300+8740)*100/146412.8843=12.18

　　由于我國(guó)同步電動(dòng)機(jī)的配套勵(lì)磁裝置尚處于發(fā)展階段，為了慎重起見(jiàn)，在確定最不利運(yùn)行組合形式時(shí)，應(yīng)進(jìn)行排列組合計(jì)算。

　　4結(jié)論

　　通過(guò)以上計(jì)算可以得出，渠首泵站800KW異步電動(dòng)機(jī)及1300KW同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，母線電壓降值都沒(méi)有超過(guò)額定電壓的15%，故渠首泵站異步電動(dòng)機(jī)采用全電壓直接起動(dòng)方式是滿(mǎn)足的、可行的。

　　以上通過(guò)對(duì)泵站電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電壓降計(jì)算方法及同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程的分析，認(rèn)識(shí)到進(jìn)行電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電壓降計(jì)算的必要性，并對(duì)以往的經(jīng)驗(yàn)與綜合電抗法公式進(jìn)行比較，提高了電壓降計(jì)算的準(zhǔn)確性，對(duì)泵站設(shè)計(jì)和機(jī)組運(yùn)行方式有一定的幫助。