三相籠型異步電動機工頻和變頻啟動方式下的工作負(fù)擔(dān)分析

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1、內(nèi)蒙古電力技術(shù)2010年第28卷第4期INNERMoNG0LIAELECTRICP0WER21三相籠型異步電動機工頻和變頻啟動方式下的工作負(fù)擔(dān)分析AnalysistoWorkingBurdenunderPowerFrequencyandVariableFrequencyStartupModeofThreePhaseCageAsynchronousMotor,,付文光,車傳強,朱國振(1.華北電力大學(xué),河北保定071003;2.內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院,內(nèi)蒙古呼和浩特0100203.江蘇鎮(zhèn)江供電公司,江蘇鎮(zhèn)江212001

2、)『摘要1對1臺工頻大容量三相籠型異步電動機在變頻和工頻2種方式下進(jìn)行啟動試驗,并錄波分析,經(jīng)比較,變頻啟動過程中出現(xiàn)的浪涌電流較工頻啟動電流小,持續(xù)時間短,降低了啟動過程中電磁力和熱應(yīng)力對電動機定子、轉(zhuǎn)子的危害。避免了定子絕緣損壞及轉(zhuǎn)子籠條斷裂等故障發(fā)生,且變頻啟動具有調(diào)速方便,節(jié)能降耗的優(yōu)點,同時對工頻電動機變頻改造后的調(diào)速適應(yīng)性作了分析[關(guān)鍵詞】三相籠型異步電動機;工頻啟動;變頻啟動;啟動電流;調(diào)速『文獻(xiàn)標(biāo)志碼1B『文章編號]1008—6218(2010)04—0021—030引言所示。變頻器采用6kV/60

3、Hz可變電壓、可變頻率的交流電壓源型單元多重串聯(lián)式的高一高型高壓變近年來.工頻大容量三相籠型異步電動機由于頻器。額定容量4000kW。制造工藝不良、啟動電流大等原因頻繁發(fā)生損壞事故.使用者即使按規(guī)程要求操作,事故仍不可避免,6kV母線經(jīng)常出現(xiàn)定子絕緣損壞及轉(zhuǎn)子籠條斷裂方面的故障.輕則帶來巨額維修費用.重則影響企業(yè)安全生產(chǎn)本文對l臺工頻大容量三相籠型異步電動機工頻和變頻2種方式下的啟動試驗進(jìn)行比較分析1設(shè)備概況某三相籠型異步電動機型號為YFKK7l0—4W,額定容量3400kW,額定電壓6kV,額定電流389A,額定

4、頻率50Hz,Y接法,F(xiàn)級絕緣。電動機可圖1三相籠型異步電動機系統(tǒng)接線圖在工頻和變頻2種方式下工作.系統(tǒng)接線圖見圖1【收稿日期】2010—05—09[作者簡介]付文光(1980一),男,內(nèi)蒙古人,學(xué)士,助理工程師,從事電氣設(shè)備絕緣試驗與故障診斷工作。22內(nèi)蒙古電力技術(shù)2不同啟動方式下電動機的負(fù)擔(dān)分析表1工頻啟動試驗數(shù)據(jù)項目

5、≈l—Akx頻啟動38936809.462.1工頻啟動注:1)=,N;2)#為啟動持續(xù)時間。2.1.1啟動電流較大三相籠型異步電動機的近似變換電路見圖2所示(忽略激磁支路)。從圖2可以得出該電動

6、機的最初啟動電流表達(dá)式:圖3工頻啟動過程錄波波形圖圖2三相籠型異步電動機近似變換電路將導(dǎo)致端部嚴(yán)重變形I=2.1.2.2轉(zhuǎn)子籠條斷裂V,(cl+c’R2)’+(cl+c,2),工頻啟動過程中.端環(huán)產(chǎn)生相當(dāng)大的熱變形.端一l環(huán)的擴(kuò)張變形將使籠條受到1個靜態(tài)彎曲應(yīng)力.同一—、7/R^+時.啟動電流與轉(zhuǎn)子磁場的作用力使處于槽內(nèi)懸空狀態(tài)的籠條產(chǎn)生振動.由此在籠條兩端附加1個2:一,,,,(\1),倍電流頻率的脈動應(yīng)力.進(jìn)而導(dǎo)致電動機轉(zhuǎn)子籠條式中一短路阻抗;開焊和斷裂。另外,電動機頻繁啟停產(chǎn)生的循環(huán)應(yīng)力也是籠條斷裂的主要作用

7、力之一轉(zhuǎn)子籠條斷裂情尺一短路電阻;況見圖4一短路電抗。2.2變頻啟動由公式(1)可知,工頻全壓啟動時,最初啟動電2.2.1啟動電流較小流的大小僅受短路阻抗的限制.由于短路阻抗很小,變頻啟動現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)見表2所示。試驗表明.導(dǎo)致最初啟動電流很大。一般情況下,三相籠型異步在變頻啟動過程中.變頻裝置造成輸出電流出現(xiàn)浪電動機的最初啟動電流為額定電流的47倍川..涌現(xiàn)象.持續(xù)時間達(dá)7001"/1s.變頻啟動電流最大值現(xiàn)場采用工頻方式進(jìn)行啟動試驗.并進(jìn)行錄波為額定電流的O.55倍分析,試驗數(shù)據(jù)見表1所示,工頻啟動過程的L、L]

8、變頻啟動過程浪涌波形圖見圖5從圖5可以相波形圖見圖3所示。從表1可以看出,電動機工頻看}I{.變頻啟動較工頻啟動極大地降低了啟動電流啟動電流最大值為額定電流的9-46倍.啟動時間長達(dá)22S。2.1.2對電動機影響大2.1.2.I定子絕緣受損工頻啟動時.在線路和電動機上產(chǎn)生較大的損耗,引起發(fā)熱。當(dāng)絕緣材料超過耐熱等級允許的極限溫度,將導(dǎo)致絕緣老化加劇,研究表明,瀝青、云母絕緣的電動機溫度每升高l0℃.其壽命將縮短一半:同時在電動機繞組和端部產(chǎn)生較大的電磁力和熱應(yīng)圖4轉(zhuǎn)子籠條斷裂照片力,使絕緣產(chǎn)生機械變形;特別是頻繁啟

9、動電動機,內(nèi)蒙古電力技術(shù)表2變頻啟動試驗數(shù)據(jù)多匝元件繞組的第1個元件上,具有侵入波幅值約_——_——————————————————●—————?—●—一一碡≈t27s80%12I。———變頻啟動3892140.55O.73.2溫升幅度提高注:1)=J?!蘜;2)t為浪涌持續(xù)時間。變頻器在運行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流.使電動機在非正弦條件下運行。高次

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