关于中小型泵站低压异步电动机启动方式探讨

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1、5中国水利学会2011学术年会——大力推广节水节能技术促进农村水利现代化建设关于中小型泵站低压异步电动机启动方式的探讨张西安1，余军2（1.湖北省水利水电勘测设计院武汉430064；2.湖北省樊口电排站管理处湖北鄂州436000）摘要：主要介绍了农村中小型泵站水泵机组中电压为0.4kV的电动机的启动特性，对其启动电压降计算工况、方法进行分析，还重点介绍了低压电动机的启动方式，推荐了适用于农村中小型泵站水泵机组电动机的启动方式。关键词：中小型泵站；异步电机；启动方式中图法分类号：S275.1文献标识码：A5中国水利学会2011学术年会——大力推广节水节能技术促进农村水利现代化建设

2、1概述本文所指的中小型泵站低压电动机主要是指农村中小型泵站水泵机组中电压为0.4kV的电动机。湖北省号称千湖之省，农村中小型泵站很多，装机台数以千计，如洪湖市：单机功率155kW及以上的中小型站80多处、装机340多台套，单机功率30kW及以上的小型站210多处、260多台套；潜江市：单机功率155kW以上的中小型站80多处、装机约240台套，单机功率30kW及以上的小型站约160处、装机约240台套；沙洋县：单机功率155kW及以上的中小型站30多处、装机120多台套，单机功率30kW及以上的小型站近200处、装机260多台套。中小型泵站承担着区域性的农田除涝、灌溉、调水的重

3、任,在水资源的合理配置和保证农业生产、农民增收中起着不可替代的作用。但是，中小型泵站大多建于20世纪六、七十年代，由于运行时间长，设备老化失修，中小型泵站几近瘫痪的边缘。故中小型泵站的改造势在必行。在中小型泵站改造中，水泵机组电动机可采用直接启动和降压启动两种启动方式。降压启动又可分为自偶变压器降压启动、星/三角降压启动、软启动等方式。不同的启动方式不仅造成投资的差别，还将关系到泵站运行的可靠性，对管理维护的要求也不一样。收稿日期：2011-09-18作者简介：张西安，男，教授级高级工程师，长期从事泵站电气设备设计工作。5中国水利学会2011学术年会——大力推广节水节能技术促

4、进农村水利现代化建设2中小型泵站的启动特性中小型泵站水泵机组的电动机多采用鼠笼异步电动机。中型站的电动机功率多为110－220kW；小型站的电动机功率多为30－110kW。2.1水泵机组启动特性水泵出力是扬程与流量的积，与水泵转轮转速的平方成正比，在启动瞬间，转速为0，水泵出力也为0。随着转速升高，水泵出力加大。但水泵各个轴承存在摩摖力，在转速为零启动瞬间存在静阻力矩。水泵启动要求电动机的启动力矩大于静阻力矩，并克服转动惯量，从而使水泵加速，最终达到额定转速，完成启动过程。水泵各个轴承存在摩摖力取决于推力镜板和各个导轴承的直径、面积以及润滑方式。通常由摩摖力产生的静阻力矩为水泵

5、额定力矩的18%～25%。通用的计算方法如下：水泵静摩檫力矩：（1）（2）式中：Mc为摩檫力矩；f为摩摖系数，半干摩摖为0.1～0.5；半液体摩摖为0.008～0.08；液体摩摖为0.001～0.008；G1为电动机转动部分重量，kg；G2为水泵转动部分重量，kg；R为镜板平均半径，m；（3）式中：为镜板外径，m；镜板内径，m。为水推力，kg。2.2鼠笼异步电动机启动特性鼠笼异步电动机以其结构简单、运行可靠而获得广泛使用。缺点是运行力矩不可调。通常启动力矩为0.7～0.9倍额定力矩（在额定电压时），且电磁转矩与电压的平方成正比。多用于水泵、风机等启动力矩不大的负荷。2.3中小型

6、水泵机组电动机的启动分析水泵机组中，通常按电动机轴出力大于水泵负荷10%选配电动机。电动机转速—力矩特性要满足水泵启动和运行力矩的要求。由于电动机电磁转矩与机端电压的平方成正比关系，水泵机组在启动时，电动机最低启动电压取决于电动机的电磁力矩和水泵的静阻力矩。实例分析：水泵：28ZLB—70配电动机：Y355M3—8水泵机组转动部分重量约2.0t，镜板外径为0.17m，镜板内径为0.12m。R=0.147mf为半干摩摖，摩摖系数取0.07；启动瞬间水推力为0。Mc=0.1×2000×0.147=29.4kgm三相异步电动机的固有机械特性：，(4)P=155kW；n=730r/mi

7、n；Md=202kgm。即水泵静阻力矩Mc=29.4kgm；电动机额定力矩Md=202kgm。当电动机启动转矩大于29.4kgm时，水泵机组可启动。5中国水利学会2011学术年会——大力推广节水节能技术促进农村水利现代化建设按在额定电压时启动力矩为0.8倍额定力矩，即Mdq=202×0.8=161.6，Mc与Mdq的比值为0.182。按电动机电磁力矩与其机端电压的平方成正比的关系，电动机的最低启动电压为42%额定电压。鼠笼异步电动机的启动电流一般为5-7倍的额定电流。而电流与电压成正比关系，