电动机启动电压降简易计算法

杨宇飞

(中国建筑设计院有限公司， 北京 100044)

1 引言

电动机的启动电流很大，可达额定电流的4倍至十几倍。尤其是大型电动机的启动，会造成供电母线的供电电压下降，严重影响供电质量，影响设备的正常运行，甚至会引起供电事故，发生掉闸、停车等故障。

启动电压降的计算是长期困扰电气设计人员的老问题，虽然在电气设计手册中有其计算方法资料，但由于其计算复杂、繁琐，很少有人进行计算，使设计存在极大的盲目性，盲目的设置降压启动设备会造成设备浪费，投资增加，甚至影响使用效果。本文提出一种简单、易懂、适用的计算方法供参考。

电动机启动电压降由三部分组成，即变压器端子的电压降，配电母线电压降，干线末端电压降(当有配电干线时)。

变压器端子的电压降主要是由变压器的阻抗通过电流产生的。母线电压降主要是母线的电阻、电抗通过电流产生的电压损失。配电干线的电压降主要是配电线路的电阻、电抗通过电流产生的电压损失。

2 变压器端子电压降的计算

(1)

式中，Z为变压器阻抗，I为通过变压器的电流。

从式(1)可知，UK与电流I成正比。当电流I等于变压器的额定电流时，UK是变压器产品样本中的短路阻抗电压百分数。

(2)

式中，IBe为变压器额定电流(A)；uB为变压器端子启动电压降百分数；Ii为电动机启动时产生的最大尖峰电流(A)。

尖峰电流：

Ii=Ij+Iq

(3)

式中，Ij为除最大电动机外其他负荷的计算电流(A)；Iq为最大一台电动机的启动电流(A)。

变压器端子电压降：

(4)

3 配电母线电压降的计算

配电母线电压降可以用母线电压损失表进行计算。

um=Δum·Ii·L/1 000

(5)

式中，Δum为每米母线每安培电流的电压损失百分数，由标准图集查得；Ii为尖峰电流(A)；L为母线长度(m)。

4 电缆供电干线末端电压降的计算

当用电设备的供电电源由动力干线提供时，水泵房、冷冻机房等应计入该干线的电压损失。

ug=Δug·Ii·L/1000

(6)

式中，Δug为电力干线每米线路每安培电流的电压损失百分数；Ii为启动时产生的最大尖峰电流(A)；L为电力干线的长度(m)。

5 实例

变电所设在冷冻机房内，并用干线电缆供电给水泵房，变压器选用1 600kVA，阻抗电压UK=6V，总设备容量Pe=1 236kW，如图1所示。

图1 实例计算图

1)变压器端子电压降的计算

(1)直接启动电压降

为方便计算，设变压器额定电流为2A/kVA,电动机额定电流为2A/kW,启动电流倍数为7倍。

①尖峰电流值

②变压器端子电压降

结果20%，不满足要求，应增设降压起动器。

(2)采用软启动时的电压降

选用控制电流型的软启动器，按一般负载考虑，其启动电流倍数在3倍额定电流左右，所以Iq=600×2×3=3 600A。

①尖峰电流

Ii=966.7+3 600=4 566.7A

②变压器端子电压

2)母线电压降的计算

(1)um=Δum·Ii·L/1 000

式中，Δum为每米母线每安培电流的电压损失。

选用2×125×10的铜母线，查表华北标BD系列图集209页：Δum=0.038÷2，L=6m，

Ii=4 566.7A，所以：

Um=uB+um=11.27+0.52=11.79%

因为属于动力专用变压器，电动机为不频繁启动的冷冻机组，所以母线电压降不大于20%，满足要求。

3)求水泵房供电干线末端电压降

(1)ug=Δug·Ii·L/1 000

由于Pe=276kW，选用YJV-3×185+2×95电缆，查华北标BD系列图集204页：Δug=0.064，L=50m，所以：

Ij=221×1.52=336A

Iq=55×2×7=770A

∴Ii=336+770=1 106A

ug=Δug·Ii·L/1 000

∴ug=0.064×50×1 106/1 000=3.54%

(2)求供电干线末端总电压降

不考虑与上级同时启动，55kW电动机启动时，其他负荷均在运行状态。

①变压器端子电压降

运行负荷计算电流：

55kW启动电流：

Iq=55×2×7=770A

尖峰电流：

②母线电压降

um=Δum·Ii·L/1 000=0.038÷2×6×

2 465.4/1 000=0.28%

③干线末端总电压降

Ug=ug+um+uB=3.54+0.28+6.08=9.9%

如果该水泵是自动控制，频繁启动，则总电压降不应大于10%。

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑电气设计规范(JGJ 16-2008)[S].北京：中国建筑工业出版社,2008.

[2] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册(第3版)[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3] 庞传贵，李陆峰.民用与工业建筑各类水泵自动控制图集[M].北京：水利电力出版社，1995.

[4] 华北地区建筑设计标准化办公室，北京市建筑设计标准化办公室.华北标BD系列图集(09BD1).北京：中国建筑工业出版社.

[5] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.干式电力变压器技术参数和要求(GB/T 10228-2008)[S].北京：中国标准出版社，2008.