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    电机与拖动 [《电机及拖动》课程中低压笼型电动机的全压起动问题]

    时间:2019-02-02 03:26:05 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

      摘 要: 本文阐述了某些教科书中判断笼型电动机全压起动条件的经验公式的局限性,指出必须以工程观点从各方面综合考虑,才能得出是否满足全压起动条件的正确结论,并且给出了实用的数据。
      关键词: 《电机及拖动》 低压笼型电动机 全压起动 经验公式 实用数据
      
      一、前言
      在现代工业生产中,绝大部分生产机械都是用电机,特别是三相异步电动机来拖动的。
      《电机及拖动》既是一门理论性很强的技术基础课,又具有专业课的性质,涉及的基础理论和实际知识面广,我们必须培养学生解决实际问题的能力,使他们在掌握基本理论的同时,能够采用工程观点和工程分析方法,在生产一线解决电机拖动的技术问题。电机的运行,都是从起动开始的,而全压起动是电机最简单、常用的起动方式。因此,真正理解电机的全压起动问题非常重要。
      二、大多数教科书对电机全压起动条件的描述
      目前,在电机及拖动这门课程中,许多我们用过的教材,在论述低压笼型电动机全压起动时,均将以下公式:
      ≤+
      式中:I――电机额定电流
      I―电机全压起动时的起动电流
      作为满足低压笼型电动机全压起动的唯一条件,满足上述公式的可以全压起动,否则应采取降压起动。这样的结论,显然是极片面、极不符合生产实际的。例如,一台低压笼型电动机,P=75kw,I=6.5IN,当变压器容量为1000KV・A时,如果采用以上公式,则有:
      =6.5>+=4
      结论是不能采用全压起动,这个结论,显然与实际情况相去甚远。
      如果用上述公式,计算1000KV・A变压器允许全压起动的低压笼型电机的最大功率(假定=6.5),则有:
      =6.5≤[+]=+
      经整理,得:P≤=43.5KW
      即1000KV・A的变压器,若采用全压起动方式的话,只能起动43.5KW以下的低压笼型电动机,这结果实在是太保守,而且显然不符合工矿企业的生产实际。
      作为经验公式,≤+时,低压笼型电动机才能全压起动并没有错,但只有在没有独立的变压器供电(即与民用照明共用电源),电动机起动比较频繁,并且供电网络上允许的电压降较小时(一般△u%约为2%),按上述公式来估算电动机可否全压起动才是合理的,而某些教材不谈电动机起动时的具体情况,只把上述经验公式作为判断电动机可否全压起动的唯一条件,这显然是错误的。
      三、以工程应用观点分析笼型电机全压起动条件
      要正确判断一台低压笼型电动机可否全压起动,必须综合考虑电机起动时的各种具体情况。就满足电机全压起动的电源容量而言,根据实际的运行经验,我认为从以下两个方面进行考虑及判断。
      1.考虑电源容量及电机起动时对同一供电线路中其他电气设备的影响。
      这也是各类教材中曾讨论的问题,但绝非如某些教材所论述的以前述的经验公式即可判断是否满足全压起动条件那么简单。《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-1993),对电机的起动作了以下规定:
      第2・3・2条交流电动机起动时,配电母线上的电压应符合下列规定:
      (1)在一般情况下,电动机频繁起动时,不宜低于额定电压的90%;电动机不频繁起动时,不宜低于额定电压的85%。
      (2)配电母线上未接照明或其他对电压波动较敏感的负荷,且电动机不频繁起动时,不应低于额定电压的80%。
      (3)配电母线上未接其他用电设备时,可按保证电动机起动转矩的条件确定;对于低压电动机,还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。
      将《通用用电设备配电设计规范》中的规定与教材中的经验公式对比,我们可以发现,若按《规范》的规定,其允许全压起动的电动机功率要比按教材中的经验公式所计算的电动机功率大好几倍。所以,教师在讲授电力拖动这门课程时,就不能照本宣科,只按教科书一字不变地照搬,而应明确地告诉学生,书中的经验公式是有一定的使用条件和前提的,并且绝对不是唯一的,一台电机可否全压起动,必须进行综合的考虑。这样,学生才能对电机的全压起动有全面的理解,才能在以后的实际工作中对电机的起动方式有正确的选择。
      2.教导学生利用相关手册、经验公式及有关规定,确定允许全压电动机最大功率。
      高职高专培养的是面向生产第一线的应用型技术人才,从实用的角度,希望不必经过繁琐的计算就可以确定各种条件下允许全压起动的电动机的最大功率。因此,最简便实用的,就是直接利用相关手册、经验公式及有关规定的数据。根据多年电机实际运行的验证,我从相关手册总结、整理了如下实用数据。
      表1 允许全压起动的电机功率PN与变压器容量SN之比
      注:△u%――电机起动时配电母线上的压降百分数
      u%――变压器阻抗电压百分数
      表2 10(6)/0.4KV变压器允许全压起动低压笼型电动机的最大功率
      注:上表所列是指电动机与变电所低压母线直接相连时的数据。
      在实践中,我曾对一台100KW、拖动大转动惯量磨煤机的笼型电机,采用全压起动以及采用自耦变压器降压起动的效果进行了对比,对比数据如下:
      四、结语
      由此可见,在允许的情况下,采用全压起动可以获得比其他起动方式更好的效果。但如果按前述≤+的经验公式来判断,要全压起动100KW的电动机,供电变压器的容量要超过2000,可见现实与书本的差距。
      综上所述,我认为某些《电机及拖动教材中论述的判断笼型电机能否全压起动的经验公式≤+在目前的工矿企业生产实践中有明显的局限性,并且没有太大的实用意义。因此,教授电机拖动的教师必须教导学生学会从电机本身、工艺及设备要求、电源及相关设备、各种条件下的经验公式等方面,以工程观点来综合考虑。这样的学生,才能适应生产第一线的工作。
      
      参考文献:
      [1]钢铁企业电气设计参考资料.冶金工业出版社,2000.
      [2]胡幸鸣.电机及拖动基础.机械工业出版社,2004.1,第1版:132.
      [3]张勇.电机拖动与控制.机械工业出版社,2004.6,第1版(第4次印刷):116.
      [4]李益民.电机与电气控制技术.高等教育出版社,2006.4,第1版:112.
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