洗地机电瓶安装视频绿篱机

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摘要:128天津电力技术 2010年增刊 绕线式异步电动机转子串电阻启动的计算 天津大港发电厂(天津300272) 【摘要J绕线式异步电动机转子回路串入三相对称电阻起动,既可

  128天津电力技术 2010年增刊 绕线式异步电动机转子串电阻启动的计算 天津大港发电厂(天津300272) 【摘要J绕线式异步电动机转子回路串入三相对称电阻起动,既可限制起动电流又可增大起动转矩,适用于重栽和 频繁起动的生产机械上。以往计算起动电阻大都采用近似 计算法,即把异步电动机的机械特性工作段线性化,由线性 化的转矩方程推导出的计算公式进行计算。近似计算法准 确性不高,不适用于起动要求较高的场合。文章直接利用异 步电动机T型等效电路对应的基本方程式,从电网要求的起 动电流和生产机械要求的起动转矩出发.用数值方法计算起 动电阻。与传统的近似方法进行了比较。通过实例计算,指 出在起动要求较高的场合采用数值方法计算起动电阻的必 【关键词】绕线转子;异步电动机;起动;数值计算 对笼型感应电机而言,无论采用哪一种降压起 动方法来减小起动电流时,电动机的起动转矩都跟 着减小。绕线形感应电动机的特点是可以在转子回 路中串入起动电阻起动。在绕线型感应电机的转子 回路中串入适当的起动电阻即可降低起动电流,又 可提高起动转矩。如果串入的起动电阻RSt满足一 定的条件,则起动转矩等于电动机的最大电磁转矩, 而最大限度的满足负载对起动转矩的要求.适用于 重载和频繁起动的生产机械上。以往起动电阻通常 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。一般说,起动电阻 是按短时运行设计的,如果长期流过较大电流,就会 过热而损坏,所以起动完毕时,应把它全部切除。 此外,频敏变阻器日益普遍的应用于绕线型感 应电动机中。所谓频敏变阻器实际上就是只有一次 绕组的三相心式变压器。,所不同的只是它的铁心是 由几片或十几片较厚的钢板或铁板制成,因而涡流 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为反映铁心 中涡流损耗的等效电阻。由于涡流损耗与频率的平 方成正比,当频率改变时Rm就发生显著变化.所以 成为频敏变阻器。应用频敏变阻器作为绕线型感应 电动机的起动电阻时,由于转予电流的频率12= sn.起动时,s=l,亿=fl,频敏变阻器铁心中的涡流 损耗较大,随之它的Rm较大,所以限制r起动电 流,并提高了起动转矩。起动后,随着转子转速的升 高,s变小了,亿逐渐降低,于是频敏变阻器的涡流 损耗减小,电阻Rm跟着减小,而起到自行逐渐切除 电阻的作用。由此可见,采用频敏变阻器起动,能自 动的减小电阻,使电动机平稳地起动起来。 1异步电动机转子串电阻起动方式 异步电动机直接起动时起动电流大,起动转矩 小。起动电流大会引起电网电压下降,影响接在同 一电网上的其它电机或电气设备的正常运行。起动 转矩小使得异步电动机重载起动困难,绿篱机严重时则不 能起动。因此,异步电动机,尤其是大、中容量异步 电动机重载起动时要解决的主要问题是降低起动电 流,提高起动转矩。 绕线式异步电动机转子串人三相对称电阻起动 可以很好地解决上述问题。为了加快起动过程.采 用逐段切除电阻的分级起动方法。下面以三级起动 为例说明其工作原理。 三级起动的线路图和起动特性分别示于图l和 图2。起动前,转子侧加速接触器l K、2K、3K其常 开触点是全部打开的。现使线路接触器XK线圈有 电,其常开触点闭合定子接人三相电源,电动机在串 入全部电阻下起动。此时转子每相电阻为R3=r2 +Rill+R[/2+Rm(r2为转子绕组本身电阻)。 开始起动时起动转矩为T1,起动电流为Ist,对应于 图2中的a点。当转速沿特性曲线上升至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 性曲线由改变为.工作点由b点阶跃到C点。 其电流和转矩又阶跃到人和,n,然后转速沿特性 上升。到达d点时切除Rm,工作点阶跃到e点。如 此类推.最后将转子外串电阻全部切除.电动机工作 在固有特性上的h点,起动完毕。由图2可见在整 个起动过程中.通过调节各段起动电阻值.可控制起 动电流和起动转矩在允许范围内。 2计算起动电阻的方法 2.I 近似计算法 异步电动机机械特性的实用表达式为: 2010年增刊 天津电力技术 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,异步电动机的机械特性是非线性 的,但分级起动时,工作点全部在机械特性的工作 段,即S<Sm段,见图2。在AI作段认为S/Sin<< Sm/S,忽略式(1)分母中的S/Sm。项.可得 T=2L 这样异步电动机的非线性的工作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不变时T与Sm成 反比,所以,电动机的转矩与转子每相总电阻成正 比。因此,对图2的起动特性曲线,在ng、ne、洗地机电瓶安装视频no三 个速度下,有如下关系: R2R3 疋一r2一Rl—R2 令Tl/他=13,如为m级,则各级每相总电阻 (实际值)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 由转子本身电阻r:和卢值,即可计算出各级起盯动电阻。若预先知道起动级数m.则卢=m/2= ~72 rF— m爵鸶。这样,决定了最初起动转矩Ti和切换转 矩Tl后,洗地机电瓶安装视频就可求出起动级数m及各级起动电阻。 用此方法计算起动电阻比较简单,但计算结果有相 当大的误差,仅适合于对起动要求不高的场合。 2.2数值计算法 异步电动机的T型等效电路如图3所示,它准 确地反映了电机的实际工作情况。由图3可列出电 流方程为 圈3异步电动机T型等效电路 ,l=Ul/(Zl+Z’2 电磁转矩表达式为T=31’; 在上面的式子中,Z=rl+豇l;Zm=肌+豇m;Z’130 天津电力技术 2010年增刊 算值);Ql——同步角速度。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。 起动过程中各级起动电阻的计算 首先计算最初超起动时转子电路总电阻。考虑 电网对冲击电流的要求和生产机械对起动转矩的要 求,还考虑电源电压的允许降落,在式(5)、(6)和 (7)中令S=1,以R’m作为求解变量,把f(R’m)= Il(R’m)一Kst作为目标函数(Kst为电网所限制的 冲击电流倍数),把T(R’m)(0.7~O.85)Tm作为 约束条件,即有 minf(R’m’ (0.7—0.85)巧一r(R’。)0J式(8)为非线性带不等式约束的优化问题.文 章采用sQP算法[2]求解,可求得刚起动时转子电 路的总电阻折算值R’m。 然后在式(7)中令T=3"2=(1.1~1.2)TL(TL 为负载转矩),而转子回路总电阻为R’m,以转差率 S作为求解变量,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级转子电路外串电阻后转子电路的总电阻 R’(m一1),这样第m级外串电阻的实际值为 式中,卜电机的阻抗变化以此类推,得 这样就求得了各级起动电阻的数值。文章用牛顿选代法求解上述各级转子电路总电 阻和转差率。 3计算实例和两种方法的比较 以某绕线式异步电动机拖动一生产机械为例, 分别用近似计算法和数值方法计算起动级数和起动 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。电网要求其起动电流1st211N 对2.1和2.2所述方法,编写厂计算机程序,计 算结果如下: 近似计算法 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,不符合要求; 取m=7,校核1"2=1.224TN>1.2TN,不符合 要求; 取m=6,校核T2=1.15TN,符合要求; 取m=5,校核T2=1.053TN<1.ITN,不符合 要求; 计算结果:取起动加速转矩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, 起动加速转矩TI=Tst=234 763Tm数值计算法 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,当起动过程中加速转矩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。 4两种计算方法的比较 1)近似计算法没有考虑电网对限制冲击电流 的要求,直接选定加速起动转矩Tl,对起动电流rst 是否满足电网要求没有校核,这是不合理的。绿篱机用这 种方法求得的起动电阻投入起动时,实际的起动电 流和起动转矩离要求的有较大差距,该例中Ist=1. 595IN。,离2IN较远,Tst=0.763Tm<0.85Tm;数 值计算法计算起动电阻同时考虑了电网要求的最大 冲击电流和生产机械对起动转矩的要求,通过优化 计算,最大可能地满足了上述要求。该例中Ist=1. 881N。Tst=0.85Tin。 2)近似计算法求起动电阻使起动级数增多 (r,卜-6),而数值计算法计算起动电阻时起动级数少 (叶一4),这就减小了起动设备的费用。 3)采用近似计算方法,各级起动电阻数值大, 导致起动加速转矩TI减小太多,虽然起动电流减 小,切换转矩较大.但还是使起动时间长、起动能耗 大(该例中,起动过程的总t对间实测为9 s.能耗为 139 760 J),而采用近似计算方法,各级起动电阻数 2010年增刊 天津电力技术 13l 值小,起动加速转矩大,虽然起动电流增加,切换转 矩较小,但起动时间短、能耗较小(该例中,起动过 程总时间实测为7 S,起动能耗实测为127 586 4)近似计算法计算起动电阻,起动级数一经确定,则各级的Tl和亿也就确定不变了,是相I_j的。 而用文章的数值方法计算起动电阻,当起动级数一 定时,各级的Tl和他可以不同,能在允许范围内作 适当变化。 5)近似计算法计算起动电阻时,仅由产品目录 给出的额定数据就可进行计算,计算较简单;而用数 值方法计算起动电阻,需要知道电机运行时的参数, 且计算较复杂。 5结论 文章所述的数值方法计算起动电阻,根据T型 等效电路时应的电流方程和电磁转矩方程,充分利 用了给定条件,计算结果较精确,按该方法计算出的 起动电阻,投入起动能使起动过程更接近实际状态, 对节能减耗、减少设备投资费用有重大意义,尤其适 合于大、中型绕线式异步电动机在重载或频繁起动 的场合采用。 参考文献 周绍英、牛秀岩,电机与拖动,中央广播电视大学出版社。2004 杨冰。实用最优化方法及计算机程序,哈尔滨工程学院出版社。2004 作者简介: 杜爱宾(1975.05一)女,工程师,洗地机电瓶安装视频工程硕士研究生。研 究方向为电力系统自动化系统等。

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