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1、农村电力排灌站电动机在低电压下运行的情况分析及解决办法伍春生(江西省都昌县水利局 ,江西 都昌 332600)摘要 : 根据三相异步电动机的工作原理和基本公式 ,对三相异步电动机带动水泵在低电压下运行的情况进行分析 ,并相应地提出一些解决办法 .关键词 : 电力排灌站 ; 低电压 ; 运行 ; 电动机 ; 解决办法中图分类号 :文献标识码 :文章编号 : 1004 - 4701 (2003) 04 - 0248 - 03S277. 1C式中 : U1 电动机的外加电压 ; 旋转磁场的主磁通 ;K1 定子绕组系数 ;f 1 定子线圈感应电动势的频率 ;N1 定子绕组每相的串联匝数 。可见 ,当电
2、源电压降低时 ,电动机旋转磁场的 主磁通也随着减小 。而电动机转子的电磁转矩公式为 :1前言农村电力排灌站开机运行期间 ,正是农村用电的高峰季节 ,电网电压波动一般偏向电压降压 ,给电力 排 灌 站 带 来 不 利 的 影 响 。江 西 省 都 昌 县568 座小型电力排灌站 , 在抗旱灌溉的高峰季节 有 40 %的站经常在超过了允许的低电压下运行 ,部分泵站常常因为电压过低而不能起动 ,并且运行时经常跳闸 。由于电压过低 ,造成电动机过热 甚至烧毁的事故也时有发生 。对此 ,我们应当引起足够的重视和认识 。下面 ,我们从电机学的基本原理和基本公式 来分析电压降低对电动机运行的影响 。M =
3、CMI2 cos2(3)式中 : C 比例常数 ,由电动机的构造决定 ;MI2 电动机转子电流 ;2 转子 电 流 与 转 子 感 应 电 动 势 的 相 位 角 ;I2 cos2 转子电流的有功分量 。分析 :当电源电压低于额定电压并继续下降 时 ,由公式 ( 2) 可知 ,主磁通 要按比例减小 ,即 磁路饱和程度降低 ,励磁电流 I0 减小 ,这对电动 机空载没有影响 。但在电动机带水泵运行时 ,由 于水泵的转速变化不大 ,因而水泵的转矩也变化 不大 , 减 小 , 则 转 子 有 功 电 流 I2 cos2 必 须 上 升 。由定 子 绕 组 和 转 子 绕 组 的 磁 势 平 衡 关
4、系 知 道 ,定子的有功电流 I1 cos1 也相应上升 。如 果 电动机本来工作在额定或接近额定状态 ,那么电2析电动机在低电压下运行的情况分2 . 1电压降低对电动机定子电流的影响由电机学的原理可知 ,三相异步电动机旋转磁场的磁通与外加电压的关系为 :U1 E1 4. 44 K1 f 1 N1 (1)U1即 = 4. 4 K f N(2)1 1 1收稿日期 : 2003 - 05 - 18作者简介 : 伍春生 (1957 - ) ,男 ,大学专科 ,工程师 .第 29 卷 第 4 期伍春生 农村电力排灌站电动机在低电压下运行的情况分析及解决办法249动机的电流就会超过额定值 ,使电动机过热
5、 ,严重时会烧坏电动机 。2. 2电压降低时对电动机最大转矩和起动转矩 的影响2 . 2 . 1电压降低时对电动机最大转矩的影响所谓电动机的最大转矩也就是电动机的转矩 超过额定值达到极限值时的转矩 。虽然电动机在 长期运转时为了避免过热 ,不允许转矩超过额定 转矩 ,但是 ,如果电动机工作时间很短 ,转矩超过 了额定转矩 ,这时电动机还没来得及发热 ,它就已 经停止工作或负载减小了 ,在这种情况下 ,显然电动机短时的超过额定转矩是允许的 。但是却不得 超过最大转矩 ,否则电动机就会发生“闷车”现象 ,电动机就会无法转动 。所以最大转矩反映了异步电动机短时的过载能力 。最大转矩公式为 :由此可见
6、 ,当电网电压降低时 ,电动机的起动转矩也将按平方关系减小 ,当减小到小于起动水 泵所需要的转矩时 ,电动机就不能带动水泵转动 起来 ,电动机也就起动不起来 。通过上述分析知道 ,电网电压降低对泵站电动机的影响很大 ,一是当电动机满载或接近满载 时 ,电压降低会造成电动机严重过电流而引起电 动机过热 ,严重时会烧坏电动机 ;二是电网电压降 低会使电动机的最大转矩大为减小 ,从而使电动 机的短时过载能力大大降低 ,只要电动机稍有过载就会停止转动 ;三是电网电压降低 ,会使电动机 起动转矩大为减小 ,造成电动机起动困难 。3解决办法(1) 提高电动机端电压 。尽量缩短变压器到电动机的距离 ,减少低
7、压线路的压降 ;通过变压器 高压侧的无载调压开关 ,调节电动机的端电压 ,使 其尽量在额定值附近 ;对较大容量的电力排灌站 , 通过在电动机或变压器低压侧并接电容的办法 ,3 p2MM =(4)U1224f 1r1 +r1 + ( x1 + x2 ) 式中 : r1 定子绕组电阻 ;x1 定子绕组漏电抗 ;P 电动机极对数 ;f 1 频率 , x2 = ke ki x2 ;x2 转子绕组漏电抗 ;ke 异步电动机的电势变换比 ;ki 异步电动机原副边电流变换比 ;由公式 (4) 可知 ,当电压降低时 ,电动机最大 转矩按平方关系减小 ,使电动机的短时过载能力 大大降 低 。假 如 最 大 转
8、矩 和 额 定 转 矩 的 比 值 为1. 8 倍 ,则当电压降低到额定电压的 80 %时 ,最大转矩和额定转矩的比值就只有 1. 8 0 . 82 = 1. 15倍 ,电动机稍有过载 ,就会停止转动 。2. 2 . 2电压降低对电动机起动转矩的影响 电动机的起动状态是电动机刚与电源接通的这一瞬间的工作状态 。这时的转差率 S = 1 ,转子转速n2 = 0 。这时的转矩称为起动转矩 。只有电动机的起动转矩大于起动瞬间水泵所需要的转矩时 ,电动 机才能带动水泵转动起来 。起动转矩愈大 ,电动机 起动的就愈快 。起动转矩的计算公式为 :补偿无功 ,提高功率因数 ,减少电压损失 。(2) 减小负荷
9、 。当电动机端电压经常低于额定电压时 ,通过调节负载来减轻影响 。对可调式 水泵 ,可通过调节叶片安装角来减小负载 ;对不可 调的 ,应考虑对水泵降速运行 。(3) 适当提高配套功率 。对经常出现电网电 压降低现象的地区 ,在新建电力排灌站为水泵配 套电动机时 ,尽可能将电动机稍配大些 ,电动机宜 按水泵运行可能出现的最大轴功率选配 ,并留有 一定 的 储 备 系 数 , 对 大 中 型 电 机 储 备 系 数 宜 按1 . 101. 05 选 用 , 对 小 型 电 机 按 1. 20 1. 05 选 用 。尽量避免电动机在满载或接近满载状态下工 作 ,从而避免因电压降低而造成电动机严重过电
10、 流 。这样 ,同样能保证电动机仍在高效率范围内 运行 。(4) 设 置 有 效 的 低 电 压 和 过 电 流 保 护 装 置 。 农村中小型电力排灌站中 ,三相异步电动机常用 的起动装置是 QJ 系列自耦减压起动器 ,它内部设 有欠压脱扣器和热继电器 。欠压脱扣器能在电源 电压低于 75 %额定电压时 ,自动脱扣 ,切断电源 。当过载电流达到 120 %额定 电 流 时 , 热 继 电 器 能 在 20 min 内切断电源 ,避免事故发生 。 3 pR2 U2Ms = 2f ( r + R) 2 + ( x + x) 2 1(5)1 1 21 2式中 R2 = ke ki R2 , R2
11、为转子电路总电阻 ( 包括转子绕阻电阻和接到滑环的外加电阻 。 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/250江西水利科技2003 年 12 月(5) 合 理 调 度 、避 开 用 电 高 峰 。电 力 排 灌 负荷 ,不但具有明显的季节性 ,而且日负荷也很不均 衡 ,根据都昌县电力排灌站近 20 年来的运行情况 看 ,从 7 时到 18 时是开机高峰 ,19 时到凌晨是开 机低谷 。电力排灌负荷的季节性是农业生产的自然规律所决定的 ,不好调整 ,而日负荷则
12、可以通过 有计划的安排加以调整 。即根据作物需水量和需 水时间 ,在电网用电高峰时间实行不同程度的避 峰 ,方法主要有 : 深夜为主白天为辅 ,深夜水泵 开足 ,根据作物需水情况 ,不足部分在白天补灌 。死指标活调度 ,以一个乡 ( 镇) 或一条配电线路 为单位 ,定下最高负荷指标 ,在全乡 (镇) 或全线范 围内灵活调度 ,积极平衡 。如果遇到特殊干旱或抢种抢收负荷缺口很大时 ,平衡范围可扩大到几个乡 (镇) 或一个县 ,可停开一部分机器和工厂以 支援农业生产 ,不误农时 。(6) 改造电网 ,减少压降 。目前农村配电线路 网络比较零乱 ,都是根据需要逐步发展起来的 ,线路截面大小也是根据当
13、时需要来选定的 ,缺乏统 一的长远规划 ,导致线路截面大小不一致 ,有不少 前段细后段粗的情况 ,线路多数树枝状迂回延伸 , 造成线路过长 ,终端电压过低 。所以应建议供电 部门对目前农村配电网进行改造 ,尽可能改树枝状线路为辐射状 ,这样改造 ,不但能降低线路压降 损失 ,还可减少线路电能的损耗 。THE WO RK CO ND ITIO N ANALYSIS ANDTHE CO UNTERMEAS URES OF THE MO TO RS OF THE POWER D RAINA GE AND IRRIGATIO N STATIO NIN RURAL IN LOW PRESS UREWU
14、Chun2sheng(J iangxi Province Duchang County Hydraulic Bureau ,Duchang 332600 ,China)Abstract :Based on the work principles and the basic formulas of the three2phase asynchronous motors ,the work condition of the three2phase asynchronous motors which is running in low pressure in order to make a wate
15、r pump work was analyzed. At last ,Some countermeasures was put forword in this paper .Key words : Power drainage and irrigation station ;Low Pressure ; Run ;Motor ;Countermeasure编辑 :许瑛(上接第 247 页)D ISCUSSIO N OF SOME PRO BL EMS ABO UTTHE CAL CUL ATIO N OF WATER HAMMERL IU Yan1 , HUANG Hui2min2(1 . J
16、 iangxi Provincial Hydraulic Planning and Designing Institute ,Nanchang 330029 ,China ;2 . J iangxi Province Shanggao County Hydropower Bureau ,Shanggao336400 ,China)Abstract : The calculation of water hammer is an important task in the design of the diversion system ofhydropower stations. Based on
17、my experience about the calculation of water hammer ,this paper made the analysis and discusion about several key problems of the calculation.Key words : Set surge tank ; Calculation standard ; Calculation formula ; Closing rule ; Closing time ; Opti2mize parameter编辑 :许瑛 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/