高阶段设计的电动机起动估算

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1、电气设计参考资料：高阶段设计的电动机起动估算中国瑞林工程技术有限公司黄永青2012-06-131、目的通过对交流笼型异步电动机的起动估算，尤其是大功率交流笼型异步电动机的起动估算，确定电动机的起动方案，或满足大电机起动的系统短路容量。2、电动机起动过程简要分析从电动机的等值电路及起动特性可知，在合闸瞬间，由于传动系统存在机械惯性，在电机转子还没有转动时，此刻，当电源（系统）的阻抗（短路容量）一定时，电动机起动回路的起动电流只与电动机的电磁参数有关，即：起动时的尖峰电流的大小是由电动机固有电磁参数决定的。当起动时电动机的电磁转矩大于传动系统的机械静阻转矩时电动机转子开始旋转，此时，电枢反应

2、和滑差＜1的结果将使电动机起动回路的电流下降而小于起动瞬间的尖峰电流。随着电动机的旋转传动系统的机械转速逐渐上升，电动机起动回路的电流也将逐渐减小，当加速到额定转速时，起动回路的电流为电动机的额定电流，起动过程结束。起动时间和起动期间起动回路的电流大小与传动系统的机械动转矩，即负载的大小有关。统计资料表明，对于直接起动方式的电动机，在起动加速期间起动回路的电流值一般维持在约0.7倍电动机起动尖峰电流，当加速到过电动机机械特性曲线上的最大转矩点、转速接近额定转速时，起动回路的电流将迅速下降到额定电流（假设电动机是拖动额定负载）。在电动机的起动过程中，电流最大值发生在起动合闸瞬间，其电流在数

3、值上等于电动机的堵转电流（额定电流×启动电流倍数），该最大电流值只与电动机的固有（电磁）参数和系统容量有关。当系统容量一定时，起动时配电系统母线的电压降与起动回路的电流有关，即：与电动机的起动容量有关，且母线处最大电压降对应起动合闸瞬间出现的起动尖峰电流。3、电动机起动时电压降的估算方法3．1估算方法及假定条件根据上节对电动机起动过程的分析，并考虑到高阶段设计主要是确定电动机的起动方案，因此采用“短路容量法”对电动机的起动进行估算，并假定：为三相平衡负荷、不考虑电缆的阻抗及母线处无功负荷对电动机起动的影响。3．2估算公式参照GB/T12326-2008《电能质量电压波动和闪变》第6章，对

4、于三相平衡负荷的电压波动估算公式（7）：d≈ΔSm/Ssc×100%式中：d——电动机起动时母线处的电压波动，%；ΔSm——电动机的起动容量，kVA或MVA。Ssc——起动回路母线处系统的正常较小方式下的短路容量，kVA或MVA。3．3电动机起动容量的估算电动机的起动容量：ΔSm=Km×Sn=Km×√3×Un×In=Km×Pn/ηnCOSΦn，式中：Km——电动机起动电流倍数，一般在5~7，可查电动机样本资料确定。在缺乏资料时，推荐：中、小容量（2000kW及以下）的电动机取7，较大容量的取6（2000~6000kW），特大型的取5（6000kW以上）；Sn——电动机的额定容量，kVA，

5、或MVA；Un——电动机的额定电压，kV；In——电动机的额定电流，A，或kA；Pn——电动机的额定功率，kW，或MW；ηn——电动机的额定效率；COSΦn——电动机的额定功率因数。注：给出几种电动机容量表示方法（计算公式），可根据已知的设计条件酌情选用。例如，已知额定功率数据，可以查功率相近，同步转速相同（极数相同）的电动机的ηn、COSΦn、Km数据估算出电动机的起动容量，或根据电动机的效率与功率因数的乘积通常为0.85~0.87及Km的估值估算电动机的起动容量。3．4母线处正常较小方式下的短路容量Ssc估算3．4．1变压器容量由设计选定时Ssc的估算以变压器额定容量为基准容量，则变

6、压器二次侧的极限（最大）短路容量等于变压器额定容量除以变压器额定阻抗电压值。因此，确定变压器二次母线处正常较小方式下的短路容量，就转变为估计变压器一次侧在系统正常较小方式下的短路容量值。对于高压电动机，额定电压通常为10（6）kV，主变一次电压通常为35kV、或110kV；对于低压电动机，配电变压器的一次侧电压通常为10（6）kV，其额定容量通常≤2500kVA，在《工业与民用电力设计手册》第三版第4章：短路电流计算，表4-13、表4-30中给出了在一次侧不同短路容量时不同容量的变压器二次侧的三相短路容量或电流值，其中，表4-30给出的是三相短路电流值，经换算可得二次侧短路容量（变压器为

7、Dyn11连接组），且表中数据是考虑了低压开关柜的母线阻抗，比较切合实际，但表4-30中800kVA及以上的变压器其阻抗电压值为6%，这点需注意（阻抗电压值大，短路容量小）。对于35kV及以上电压的主变，若已知系统短路容量数据，则直接引用。当缺乏电力系统短路数据时，根据以往的工程经验，建议按以下数据选取：35kV：250~300MVA；110kV：400~500MVA。则：变压器二次侧的短路容量ST2为：ST2=SSST/（SS+S