绕线式异步电动机转子串电阻启动的谋略

2020-03-20 08:30栏目:新闻动态
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  128天津电力技巧 2010年增刊 绕线式异步电动机转子串电阻启动的筹划 天津大港发电厂(天津300272) 【摘要J绕线式异步电动机转子回途串入三相对称电阻起动□□□,既可局部起动电流又可增大起动转矩□□□□,合用于重栽和 经常起动的分娩呆滞上。以往筹划起动电阻多半采用近似 筹划法□□□□□,即把异步电动机的呆滞性情处事段线性化□□□□□,由线性 化的转矩方程推导出的筹划公式举行筹划。近似筹划法准 确性不高□□□,不对用于起动恳求较高的局面。著作直接操纵异 步电动机T型等效电途对应的基础方程式□□□□,绕线式异步电动机转子回路串入电阻从电网恳求的起 动电流和分娩呆滞恳求的起动转矩起程.用数值手腕筹划起 动电阻。与古板的近似手腕举行了比力。通过实例筹划□□□□,指 出正在起动恳求较高的局面采用数值手腕筹划起动电阻的必 【症结词】绕线转子;异步电动机;起动;数值筹划 对笼型觉得电机而言□□□□,无论采用哪一种降压起 开头腕来减小起动电流时□□□,电动机的起动转矩都跟 着减小。绕线形觉得电动机的特色是可能正在转子回 途中串入起动电阻起动。正在绕线型觉得电机的转子 回途中串入合意的起动电阻即可低落起动电流□□□□,又 可抬高起动转矩。假使串入的起动电阻RSt满意一 定的条款□□□,则起动转矩等于电动机的最大电磁转矩□□□□□, 而最大限制的满意负载对起动转矩的恳求.合用于 重载和经常起动的分娩呆滞上。以往起动电阻时时 用金属电阻丝(小容量电机用)或铸铁电阻片(大容 量电机)制成□□□,有时也用水电阻。通常说□□□□□,起动电阻 是按短时运转策画的□□□,假使持久流过较大电流□□□□□,就会 过热而损坏□□□,因而起动完毕时□□□,绕线式异步电动机转子回路串入电阻应把它完全切除。 别的□□□□□,频敏变阻器日益遍及的行使于绕线型感 应电动机中。所谓频敏变阻器实践上即是惟有一次 绕组的三相心式变压器。□□□,所区别的只是它的死心是 由几片或十几片较厚的钢板或铁板制成□□□,于是涡流 损耗很大。于是□□□□,频敏变阻器的等效阻抗相当于变 压器的激磁阻抗和一次绕组漏阻抗之和□□□□□,其电阻为 Rl+Rm□□□□,这里Rl为一次绕组电阻.Rm为反应死心 中涡流损耗的等效电阻。因为涡流损耗与频率的平 方成正比□□□□□,当频率调换时Rm就产生明显改变.因而 成为频敏变阻器。行使频敏变阻器举动绕线型觉得 电动机的起动电阻时□□□□□,因为转予电流的频率12= sn.起动时□□□,s=l□□□□,亿=fl□□□□,频敏变阻器死心中的涡流 损耗较大□□□□,随之它的Rm较大□□□□□,因而局部r起动电 流□□□□□,并抬高了起动转矩。起动后□□□□,跟着转子转速的升 高□□□,s变小了□□□,亿慢慢低落□□□,于是频敏变阻器的涡流 损耗减小□□□,电阻Rm随着减小□□□□□,而起到自行慢慢切除 电阻的效力。由此可睹□□□□,采用频敏变阻器起动□□□□,能自 动的减小电阻□□□□□,使电动机稳定地起动起来。 1异步电动机转子串电阻起动方法 异步电动机直接起动时起动电流大□□□□,起动转矩 小。起动电流大会惹起电网电压低浸□□□□□,影响接正在同 一电网上的其它电机或电气摆设的寻常运转。起动 转矩小使得异步电动机重载起动疾苦□□□,吃紧时则不 能起动。绕线式异步电动机转子回路串入电阻所以□□□,异步电动机□□□□□,加倍是大、中容量异步 电动机重载起动时要处置的首要题目是低落起动电 流□□□,抬高起动转矩。 绕线式异步电动机转子串人三相对称电阻起动 可能很好地处置上述题目。为了加快起动经过.采 用逐段切除电阻的分级起开头腕。下面以三级起动 为例解说其处事道理。 三级起动的线途图和起动性情划分示于图l和 图2。起动前□□□□□,转子侧加快接触器l K、2K、3K其常 开触点是完全翻开的。现使线途接触器XK线圈有 电□□□□□,其常开触点闭合定子接人三相电源□□□□□,电动机正在串 入完全电阻下起动。此时转子每相电阻为R3=r2 +Rill+R[/2+Rm(r2为转子绕组自身电阻)。 下手起动时起动转矩为T1□□□□□,起动电流为Ist□□□□,对应于 图2中的a点。当转速沿性情弧线上升至b点 时□□□,对应转矩为12□□□□,将接触器3K闭合□□□,RQ3被切 除□□□□□,转子一相总电阻为R2=r2+RQI+R位。特 性弧线由调换为.处事点由b点阶跃到C点。 其电流和转矩又阶跃到人和□□□□,n□□□,然后转速沿性情 上升。达到d点时切除Rm□□□,处事点阶跃到e点。如 此类推.终末将转子外串电阻完全切除.电动机处事 正在固有性情上的h点□□□□□,起动完毕。由图2可睹正在整 个起动经过中.通过调动各段起动电阻值.可限定起 动电流和起动转矩正在许诺畛域内。 2筹划起动电阻的手腕 2.I 近似筹划法 异步电动机呆滞性情的适用外达式为□□□: 2010年增刊 天津电力技巧 129 hh|- 暑量量疆lK 蹑取图l绕线型电机转子申 电阻起动接线围 式中□□□□,S——对应于某一转速时的转差率r——对应于S的电磁转矩 Sm——临界转差率 7tm——最大电磁转矩 由式(I)知□□□,异步电动机的呆滞性情口角线性 的□□□,但分级起动时□□□□□,处事点完全正在呆滞性情的处事 段□□□□,即S<Sm段□□□□□,睹图2。正在AI作段以为S/Sin<< Sm/S□□□,马虎式(1)分母中的S/Sm。项.可得 T=2L 云云异步电动机的非线性的处事段就近似成一条直线了。 转子串电阻起动时□□□□,最大转矩Tin/fi变.临界转 差率Sm和转子电阻成正比□□□,当S稳定时T与Sm成 反比□□□□□,因而□□□□□,电动机的转矩与转子每相总电阻成正 比。所以□□□□□,对图2的起动性情弧线□□□,正在ng、ne、no三 个速率下□□□□□,有如下闭连□□□□□: R2R3 疋一r2一Rl—R2 令Tl/他=13□□□□,如为m级□□□□□,则各级每相总电阻 (实践值)为 RI=觑 R2=岛T2 R3=岛T2 R。=届。r2 转子各分段电阻为 ‰=RI—r2 Rm=坞一RI 尺腰=R3一R2 由转子自身电阻r□□□□□:和卢值□□□□,即可筹划出各级起盯动电阻。若预先清晰起动级数m.则卢=m/2= ~72 rF— m爵鸶。云云□□□□,断定了最初起动转矩Ti和切换转 矩Tl后□□□□□,就可求出起动级数m及各级起动电阻。 用此手腕筹划起动电阻比力粗略□□□,但筹划结果有相 当大的偏差□□□□,仅适合于对起动恳求不高的局面。 2.2数值筹划法 异步电动机的T型等效电途如图3所示□□□,它准 确地反应了电机的实践处事景况。由图3可列出电 流方程为 圈3异步电动机T型等效电途 □□□,l=Ul/(Zl+Z’2 电磁转矩外达式为T=31’; 正在上面的式子中□□□□,Z=rl+豇l;Zm=肌+豇m;Z’130 天津电力技巧 2010年增刊 算值);Ql——同步角速率。式(5)、(6)和(7)为一组非线性方程□□□,用数值方 法求解可求得各级起动电阻的数值。 起动经过中各级起动电阻的筹划 起初筹划最初超起动时转子电途总电阻。商量 电网对报复电流的恳求和分娩呆滞对起动转矩的要 求□□□,还商量电源电压的许诺着陆□□□□,正在式(5)、(6)和 (7)中令S=1□□□□,以R’m举动求解变量□□□□□,把f(R’m)= Il(R’m)一Kst举动方针函数(Kst为电网所局部的 报复电流倍数)□□□□□,把T(R’m)(0.7~O.85)Tm举动 牵制条款□□□□,即有 minf(R’m’ (0.7—0.85)巧一r(R’。)0J式(8)为非线性带不等式牵制的优化题目.文 章采用sQP算法[2]求解□□□□,可求得刚起动时转子电 途的总电阻折算值R’m。 然后正在式(7)中令T=3"2=(1.1~1.2)TL(TL 为负载转矩)□□□,而转子回途总电阻为R’m□□□□,以转差率 S举动求解变量□□□□□,就可求得切除第m级外串电阻时 刻所对应的转差率S□□□□,再以此转差率S代入式(5)、 (6)和(7)□□□□□,并令T=(0.7—0.85)Tm□□□,又可求得切 除第m级转子电途外串电阻后转子电途的总电阻 R’(m一1)□□□□□,云云第m级外串电阻的实践值为 式中□□□□□,卜电机的阻抗改变以此类推□□□,得 云云就求得了各级起动电阻的数值。著作用牛顿选代法求解上述各级转子电途总电 阻和转差率。 3筹划实例和两种手腕的比力 以某绕线式异步电动机拖动终生产呆滞为例□□□□□, 划分用近似筹划法和数值手腕筹划起动级数和起动 电阻。 三相四极绕线.89□□□□,1N=84%□□□□,nN=1 440 r/rain。过载倍数入m=2.1□□□□□,阻抗变比K=I. 44□□□,定、转子绕组均为Y接法。电机参数为ri=r'2 =O.2 n.xl=x'2=O.6 Q.rin=1.82 Il□□□,xm=17.62 Q。该机满载起动。电网恳求其起动电流1st211N 对2.1和2.2所述手腕□□□,编写厂筹划机标准□□□□,计 算结果如下□□□□: 近似筹划法 初选TI=0.85Tin=1.785Tn□□□,T2=1.ITN□□□,求 得起动级数m=8 取m=8□□□□,校核T2=1.283TN>1.2TN□□□□□,不相符恳求; 取m=7□□□,校核1"2=1.224TN>1.2TN□□□□□,不相符 恳求; 取m=6□□□,校核T2=1.15TN□□□,相符恳求; 取m=5□□□□□,校核T2=1.053TN<1.ITN□□□□□,不相符 恳求; 筹划结果□□□□□:取起动加快转矩TI=0.85Tin□□□□□,切换 转矩T2=1.15TN时□□□□,起动级数m=6□□□□,各级起动电 阻的折算值为RI=0.310 5n□□□□,1t2=0 482 ln□□□,113 =0.748 5n.R4=1.162 Q□□□□,1t5=1.804 2Q□□□□,R6= 2.801 lQ□□□□,最初起动电流Ist=70.17 A=1.5951N□□□, 起动加快转矩TI=Tst=234 763Tm数值筹划法 当取T1=0.85Tin。II=2IN时□□□□,式(8)优化求解 的结果为R7m=2.243 5n□□□□□,对应的起动电流Ist= 82.85 A=1.88IN□□□□,Tst=260.6 m=0.85Tm□□□□,当起动经过中加快转矩TI=0.85Tin□□□□□,切换转矩12=1. 1TN时□□□,各级起动电阻的折算值为RI=0.278 6Q□□□□, 112=0.558 4n□□□,1t3=1.1 19 2Q□□□□,R4=2.243 5Q□□□□□, 起动级数m=4。 4两种筹划手腕的比力 1)近似筹划法没有商量电网对局部报复电流 的恳求□□□,直接选定加快起动转矩Tl□□□□,对起动电流rst 是否满意电网恳求没有校核□□□□,这是不对理的。用这 种手腕求得的起动电阻加入起动时□□□□,实践的起动电 流和起动转矩离恳求的有较大差异□□□,该例中Ist=1. 595IN。□□□□,离2IN较远□□□□□,Tst=0.763Tm<0.85Tm;数 值筹划法筹划起动电阻同时商量了电网恳求的最大 报复电流和分娩呆滞对起动转矩的恳求□□□□□,通过优化 筹划□□□,最大不妨地满意了上述恳求。该例中Ist=1. 881N。Tst=0.85Tin。 2)近似筹划法求起动电阻使起动级数增加 (r□□□,卜-6)□□□□,而数值筹划法筹划起动电阻时起动级数少 (叶一4)□□□□,这就减小了起动摆设的用度。 3)采用近似筹划手腕□□□,各级起动电阻数值大□□□□□, 导致起动加快转矩TI减小太众□□□,固然起动电流减 小□□□,切换转矩较大.但依旧使起动时光长、起动能耗 大(该例中□□□,起动经过的总t对间实测为9 s.能耗为 139 760 J)□□□,而采用近似筹划手腕□□□,各级起动电阻数 2010年增刊 天津电力技巧 13l 值小□□□,起动加快转矩大□□□□,固然起动电流扩张□□□,切换转 矩较小□□□□□,但起动时光短、能耗较小(该例中□□□□□,起动过 程总时光实测为7 S□□□,起动能耗实测为127 586 4)近似筹划法筹划起动电阻□□□□□,起动级数已经确定□□□,则各级的Tl和亿也就确定稳定了□□□□,是相I_j的。 而用著作的数值手腕筹划起动电阻□□□□□,当起动级数一 准时□□□□,各级的Tl和他可能区别□□□□□,能正在许诺畛域内作 合意改变。 5)近似筹划法筹划起动电阻时□□□□□,仅由产物目次 给出的额天命据就可举行筹划□□□,筹划较粗略;而用数 值手腕筹划起动电阻□□□□,须要清晰电机运转时的参数□□□, 且筹划较庞大。 5结论 著作所述的数值手腕筹划起动电阻□□□,按照T型 等效电途时应的电流方程和电磁转矩方程□□□□□,充裕利 用了给定条款□□□□,筹划结果较准确□□□□□,按该手腕筹划出的 起动电阻□□□□,加入起动能使起动经过更亲昵实践状况□□□□□, 对节能减耗、淘汰摆设投资用度有庞大道理□□□,加倍适 合于大、中型绕线式异步电动机正在重载或经常起动 的局面采用。 参考文献 周绍英、牛秀岩□□□□,电机与拖动□□□,主题播送电视大学出书社。2004 杨冰。适用最优化手腕及筹划机标准□□□□,哈尔滨工程学院出书社。2004 作家简介□□□□: 杜爱宾(1975.05一)女□□□□,工程师□□□□,工程硕士钻研生。研 究宗旨为电力体系自愿化体系等。

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