機電工程師論文范文電動機電壓降分析

　　摘要：本文首先對異步電動機全電壓起動的特點及電動機允許全電壓起動的條件進行了分析,了解異步電動機的起動方法及優缺點,通過對渠首泵站改造工程中的電動機起動電壓降的計算和分析, 用數據證實了渠首泵站改造后電動機能夠采用全電壓直接起動。對實際應用中泵站設計和機組運行方式有一定的幫助，對正確選擇起動方法有一定的指導價值。

　　關鍵詞：異步電動機,起動電壓降,計算分析,職稱論文網

　　1引言

　　電動機是把電能轉換成機械能的設備。按使用電源不同,可分為直流電動機和交流電動機,交流電動機又分為同步電機和異步電機。大型電動機的起動可能把電網電壓拉低很多，以致于對相鄰電機的正常運行產生影響，使其停轉或堵轉，進一步擴大不良影響。

　　交流異步電動機起動方式可分為直接起動和降壓起動兩種方法。直接起動也稱全電壓直接起動。全電壓直接起動方式所需設備簡單,操作簡便,價格便宜,起動時間短。特別是緊急備用的情況下,為工程設計和現場應用的首要選擇。但是全電壓直接起動時，電動機的旋轉磁場(B)較強,轉子籠條切割磁力線的速度(V)又很快，根據電磁感應原理，感應電勢E=B·L·V·sinα很大，因而感生電流即起動電流就大, 三相異步電機的啟動電流高達額定電流的5～8倍,同時啟動轉矩大，電動機非常大的起動電流和起動過程中非常低的功率因數對電網造成較大干擾，這樣大的電流通過線路時會造成很大的電壓降，使線路電壓降低，從而影響其他電動機的正常運行，直接起動要求電網容量足夠大。降壓起動起動電流比全電壓起動時的小，能減少起動電流造成的不良影響，但所需設備復雜，操作維護麻煩，費用高，同時因起動轉矩降低且不可調，啟動過程中存在著二次沖擊電流和沖擊轉矩，若起動較重的負載就成問題。在有專用變壓器的前提下，機組優先采用全電壓直接起動方式。

　　2工程概況

　　陜西省交口抽渭大型灌區位于陜西省關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，安裝機組137臺，總裝機功率31584 kW。其中：灌溉泵站26座，安裝機組108臺，總裝機功率26809 kW;分8級抽水，最高累計凈揚程86.25m;設計抽水流量39.7m3/s。排水泵站建有5座，安裝機組29臺，排水裝機功率4775kW，設計排水流量38 m3/s。泵站用電除渠首泵站由東方紅變6kV直供外，其余均由交口灌區泵站自管變電站(所)供給。

　　渠首泵站為交口抽渭灌溉系統渠首一級抽水站，直接從渭河提水，是交口灌區的唯一水源泵站，泵站控制灌溉面積126.2萬畝，設計揚程17.87m。承擔著交口灌區126.2萬畝農田的灌溉任務，對灌區的生存與發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交口鎮渭河北岸，1970年建成，泵站設計流量39.7 m3/s，2001年利用世行貸款項目對原安裝4臺湘江56機組進行了更新改造，改造后安裝4臺1400s-18離心泵，配套T-K1300-16/2150型電動機，2011年大型灌排泵站更新改造工程對渠首泵站原六臺1200Sh-22A水泵及電機進行了更新改造，總裝機功率提高到了9640KW。更新改造后渠首泵站電動機能否滿足全電壓直接起動，下面通過對渠首泵站電動機起動時母線電壓降進行詳細的計算來分析。

　　3電壓降計算分析

　　所謂電動機起動就是轉子轉速從零開始加速到穩定運行為止的過程。直接起動就是電動機不經過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機上的起動方式。這種起動方式最簡單，并能獲得很大的啟動轉矩。《泵站技術規范》規定，機組采用全電壓直接起動方式時母線電壓降值不宜超過額定電壓的15%;當電動機起動引起的電壓波動不致破壞其它設備正常運行，且起動電磁力矩大于靜阻力矩時，電壓降可不受15%額定電壓限制。

　　根據泵站設計規范規定：機組采用全電壓直接起動，母線電壓降不宜超過額定電壓的15%，同時電動機起動應按供電系統最小運行方式和機組最不利組合形式進行計算。對更新改造后的渠首站能否滿足電動機直接起動，首先應計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異步電動機起動時母線電壓降△Uqm：

　　△Uqm=(Kiq*Sed+Sfh)*100/ Sdm

　　=(7*800+9240)*100/146412.8843=10.14

　　式中 △Uqm——電動機起動時母線電壓降。(%)

　　Kiq——起動電動機在全電壓起動時起動電流倍數。

　　Sed——起動電動機的額定容量。(千伏安)

　　Sfh——變壓器低壓側其他負荷容量。(千伏安)

　　Sdm——變壓器低壓母線上的三相短路容量。(千伏安)

　　同時根據泵站設計規范規定：當同一母線上裝置有同步電動機和異步電動機時，起動電壓降最惡劣情況并不是變壓器滿負荷時，必須按全部異步電動機投入運行，再起動最大一臺同步電動機的條件進行起動電壓降計算。

　　渠首泵站四臺同步電動機型號為T-K1300-16/2150，裝機容量均為1300KW，起動時母線電壓降△Uqm：

　　△Uqm=(Kiq*Sed+Sfh)*100/ Sdm

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

　　由于我國同步電動機的配套勵磁裝置尚處于發展階段，為了慎重起見，在確定最不利運行組合形式時，應進行排列組合計算。

　　4結論

　　通過以上計算可以得出，渠首泵站800KW異步電動機及1300KW同步電動機起動時，母線電壓降值都沒有超過額定電壓的15%，故渠首泵站異步電動機采用全電壓直接起動方式是滿足的、可行的。

　　以上通過對泵站電動機起動電壓降計算方法及同步電動機、異步電動機起動過程的分析，認識到進行電動機起動電壓降計算的必要性，并對以往的經驗與綜合電抗法公式進行比較，提高了電壓降計算的準確性，對泵站設計和機組運行方式有一定的幫助。