关于核电站直流电机试验期间电流、转速偏高的原因及解决方案总结探究

陈伟

【摘 要】结合核电站直流电机试验期间电枢电流、转速偏大的现象，分析试验过程电机电枢电压、电枢电流、转速的趋势曲线，定位原因是试验期间励磁回路元件温度升高引起励磁回路阻值漂移。调节励磁回路电阻，实现核电站直流电机电流与转速的稳定。

【Abstract】Combine with the phenomenon of both higher current and speed of DC motor in nuclear power station， we analyze the trend curve of armature voltage， armature current and speed of the motor .We find that excitation circuit elements temperature rise due to the excitation circuit resistance drifting. Regulating excitation circuit resistance can let current and speed of the DC motor of nuclear power station stable.

【关键词】直流电机；电流；转速；励磁系统

【Keywords】DC motor； current； speed； excitation system

【中图分类号】TM332 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0191-02

1 引言

核电机组设置有排气口应急喷淋系统直流电机应急泵，在机组失去凝结水抽取泵正常供水的情况下，该直流电机应急泵能自动启动，保证喷淋水的正常供应。在核电机组系统设备中，直流电机承担着重要应急设备的功能，它的稳定运行对于整个电站有着至关重要的作用。

該直流电机为并励直流电机，功率50kW，额定转速3000rpm，满载额定电流为250A，由直流配电盘供电，供电电压为DC230V，泵组额定流量为1080L/min[1]。

2 试验过程

2.1 首次试验，发现问题

2014年6月19日在直流电机试验过程中发现直流电机的电流、转速随运行时间不断缓慢上涨（其电流从启动时的250A在10min内缓慢上升至满量程300A，转速由2900rpm缓慢上升至3200rpm），泵流量保持1425 L/min（试验规程要求流量≥1080 L/min）。

2.2 有控制的试验，收集数据

第一次试验：

设置泵流量为1400L/min全压模式启动设备，5分44秒时调节流量至1200 L/min，收集数据如表1所示。

第二次试验：

设置流量为800L/min，全压模式启动设备，约1min后调节流量1080L/min，数据收集如表2所示：

3 原因分析

3.1 温升及环境温度差异影响

直流电机直流电动机的励磁方式为并励，励磁电流与母线电压如下公式成正比关系：

If=U/Rf

电机运行中通过导体的电流会产生热效应，引起电机的温度升高，电机温度的升高将对励磁绕组电阻率产生影响，励磁回路电阻的升高将导致励磁电流的下降。通过对四次试验的初始启动时的励磁电流、励磁电压及每次试验结束时的励磁电流、励磁电压进行对比分析，基本可以看出温度升高因素对励磁电阻的影响。

对比两次试验数据，受温升的影响，励磁回路的电阻发生了较大的变化，励磁回路的电阻主要由两部分构成，电机本体励磁绕组电阻（电机表面温度为40℃，测量励磁绕组电阻为60Ω）和励磁调节电阻（安装于动力开关处，温度为25℃时测量其直阻为14Ω），

可以看出当电磁转矩不变，磁通量?减少时，电枢电流上升。从实际的监测情况中来看转速的提升对于泵的流量并没有产生影响，因此泵体从电机侧吸收的功率基本上不变，由于电机轴功率与转速成三次方关系：P1/P2=（ n1/n2）3，转速的提升需要提升电机的电磁功率，电磁功率需要提升，因此电枢电流不断变大。

3.2 泵流量变化的增加导致电机的初始输出功率增加

泵的设计流量为1080L/min，其功率曲线如图1（N-Q曲线）所示：

从特性曲线中可以看出流量与泵吸收功率基本成正比关系，泵的流量增加将直接导致电机输出功率的增加。

通过纵向对比，每次启动时流量不同、电机转速不同，电机的电动率也有一些差异，流量的增加将直接导致初始电流及电功率的增加，电机运行电流偏大。

4 处理方案

根据原因分析，研究处理措施为调整励磁调节电阻阻值，以抵销温升带来的励磁回路阻值的漂移。通过几次调整试验，最终将励磁调节电阻阻值从14Ω调至7Ω时，最终试验持续1小时2分钟，电机电流及转速稳定，电机电流241A（小于额定电流250A），电机转速3013rpm（与额定转速3000rpm相近），流量稳定且满足试验规程要求，试验合格，调试结束。

5 结论

本次试验异常情况中，励磁回路设备温度升高导致励磁电阻的增加，致使励磁电流变小、电枢电流变大以及转速较历史情况偏大，因此电机启动后电机的电流和转速均处于一个较大值，未达到稳定状态时已经超出额定值。泵流量的增加也导致电流增加。

本次试验通过试验完成励磁调节电阻的最佳阻值确定，从根本上解决了温升和泵流量增加等干扰因素对系统稳定运行的影响。

【参考文献】

【1】周顺荣.电机学[M].北京，科学出版社，2002。