电力排灌站电动机低电压运行的状况分析及解决办法

2012-10-26许渊

中国科技信息 2012年8期

关键词：机子低电压转矩

许渊

浙江省诸暨市水电局电力排灌站，浙江诸暨 311800

电力排灌站电动机低电压运行的状况分析及解决办法

许渊

浙江省诸暨市水电局电力排灌站，浙江诸暨 311800

电动机低电压运行具有较大的危害性，本文以工作原理及计算公式为依据，对低电压时三相异步电动机的运行状况进行分析，论述如何解决所出现的问题。

电力排灌站；电动机；低电压运行；解决办法

1 前言

电力排灌站一般在农村使用得比较多，当电力排灌站在高峰期运行时，有可能会引起电网波动，致使电压下降，影响到正常使用。据统计，一些小型的电力排灌站，高峰期的低电压运行情况超过百分之五十，甚至于有些泵站发生难以启动和频繁跳闸的状况，严重的时候还会烧毁电动机。因此，对于电动机低电压运行问题的分析解决非常重要。

2 电动机低电压运行时的参数分析

2.1 根据电机学的原理，电压开始下降时，就会对电动机的定子电流产生不可以避免的影响，那么三相异步的电动机的旋转磁场的磁和其外加电压的关系应该为:

式子中:

U1——电动机的外部附加的电压；

Φ——进行运转的磁场主要的磁通；

K1——定子的绕组的系数；

f1——定子线的圈感应还有电动势的频率；

N1定子进行绕组的每相中的串联匝数。

从上可见，如果电源的电压开始降低时，那么电动机的旋转的磁场的一个主磁通也会伴随电压而开始减小。因此电动机的转子进行电磁转矩的公式应为:

式中:

CM——表示比例上的常数，它是电动机构造而决定的；

I2——表示电动机的转子电流；

φ2——表示转子电流还有转子感应的电动势的相位角问题；

I2cosφ2——表示转子电流的有功时的分量。

根据上面的分析:如果低于额定时的电压，而且继续下降，由公式(2）可知，主磁通按比例减小，励磁电流I0减小，这对于电动机的空载没有任何影响。如果是电动机进行带水泵运行，那么水泵开始转速的变化并不是很大，从而在水泵的转矩上也会有不大的变化，如果Φ值减小，那么转子的有功电流为I2cosφ2时就必然会升高。通过定子绕组还有转子绕组开始的磁势的平衡的关系就可以知道，如果定子所开始的有功的电流为I1cosφ1时也会上升相应的值。要是电动机本身的工作开始在额定的或者是接近于额定的状态，在这种情况下，电动机开始动作的电流就一定会超过它原本的额定值，这会使得电动机机身过热，在严重的时候还会烧坏电动机。

2.2 电机在工作时电压降低对于电动机的最大转矩还有起动转矩时的影响

2.2.1 电压开始降低时对于电动机的最大转矩时的影响。

电动机长期工作运转时需要避免机身过热，不允许机子的转矩超过它的额定转矩，如果电动机的工作时间很短，转矩就会超过原有的额定转矩，还没有来得及发热，机子就开始停止正常的工作或者负载已经减小，出现这种情况，很显然电动机在短时间内超过额定的转矩是可以允许的。但是不可以超过最大的转矩，否则会发生“闷车”现象，这时电动机就无法继续转动。因此，电机的最大转矩反馈了异步的电动机在短时间内的过载工作能力。在计算上，电机的最大转矩的公式为:

在上面的表达式中可以看到:

r1——定子进行绕组时的电阻；

x1——定子进行绕组时的漏电抗；

P——电动机工作时的极对数；

f1——电动机的频率，

x2——绕组的漏电抗值；

从公式(4）中得知，在电压开始降低时，最大转矩根据平方的关系开始减小，并且使在较短的时间内过载能力开始下降。如果最大转矩还有额定转矩在比值为1.8时，那么当电压值开始降低为额定的电压值的80%，电机的最大转矩还有额定转矩的比值就为1.8×0.82=1.15倍了，此时的电动机会出现少许过载，这种情况下，会出现机子停止转动的情况。

2.2.2 电机的电压开始降低对于电动机的起动转矩关联。

电动机开始启动的状态是由与电源相接通瞬间的工作状态。此时机子的转差率S=1，转子的转速为n2=0。在这时运行的转矩被称为机子的起动转矩。只有开始启动的转矩大于刚启动的瞬间水泵所需要的转矩时，电动机才能带动水泵转动起来。启动时的转矩越大，电动机工作时开始启动就越快。起动转矩的用来计算的公式为:

上面的式子中：R2作为转子的电路的总电阻，它包括了转子开始绕阻时的电阻还有接到了滑环时的一个外加的电阻。可以看到，在电网的电压突然的降低时，这时的电动机进行启动时的转矩也会跟着按平方的关系进行减小，如果机子减小或者到了小于机子进行启动时的水泵所开始需要时的转矩时，这个时候电动机不再可以带动机子的水泵开始转动起，那么电动机也会跟着无法启动。

根据上面的分析可以知道，我国的电网电压在降低时会对泵站的电动机正常工作产生较大的影响，首先是在电动机开始满载或者接近于满载情况时，电机的电压降低会造成了严重过电流从而引起了电动机的过热；其次最大转矩大突然减小，使电动机在短时间内出现过载能力降低；最后，电动机的起动转矩开始减小，并且造成启动困难。

3 解决办法

3.1 对电动机端电压的提高。尽可能地减少变压器与电动机之间的距离，现在来说是通过减少了低压的线路上的压降来达到二者电压的降低；可以是由变压器在高压侧时的无载形式的调压的开关，来进一步的调节了电动机的一端的电压，并且使它可以尽量的在额定的值左右；且可以向较大的容量电力的排灌站输入，并且可以通过在电动机或者是变压器的低压侧一端并接附加的电容办法，来达到补偿的无功状态，并且提高了功率的因数，从而进一步的减少了电压的损失。

3.2 减小电压的负荷。如果在电动机的一端的电压经它是经常低于现定的额定的电压，那么就应该通过调节电机的负载来达到减轻影响。对于可调式的水泵，可以通过对叶片安装角的调节来进行减小负载；那些不可以调的，就应考虑其对于水泵的降速的运行影响。

3.3 通过适当的提高相对应的配套的功率。那些经常出现电网的电压不足降低现象的区域，通过新建设的电力排灌站来为水泵进行配套的电动机，应该尽可能地把电动机配得更大些，对于电动机所适宜的按水泵进行运行的可能性出现的时进行最大轴的功率的选配，而且留着一定的相应储备系数。所以应该尽量的避免电动机满载或者接近于满载的状态下进行工作，从而进免因为电压降低而造成严重过电流。只有这样，才可以较好的保证电动机出现电流偏差时还是在高的效率的范围内开始运行。

3.4 在工作过程中进行有效的设置低电压与过电流时的保护设备。在农村的中小型的电力的排灌站中，有三相异步的电动机的常用的启动的装置就是QJ的系列进行自耦而进行减压的启动器，在它的内部设有了欠压脱扣器设备，还有热继电器装置。当欠压脱扣器可以在电源的电压运行时低于75%时的额定的电压时候，那么设备就会自动脱扣，并且切断电源。如果当过载的电流达到了120%的额定的电流时，那么热继电器就能够在20min之内及时的切断电源，从而避免了事故的发生。