浅谈中国水泥工业同步异步电动机的合理选用.pdf

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1、张金营：浅谈中国水泥工业同步异步电动机的合理选用中图分类号：TQl72．6文献标识码：B文章编号：l007—0389(2010)惦一59-02浅谈中国水泥工业同步异步电动机的合理选用张金营(中国联合水泥集团金鲁城工程材料有限公司，山东泗水273200)1问题的提出近几年来，我国水泥工业蓬勃发展，日产2500t以上(3200t，4ooot，5ooot，6000t，10000t，12000t等)的新型干法生产线犹如雨后春笋般在各地相继建设与投产，其配套磨机是企业中功率最大的主机设备。纵观我国目前整个水泥工业，该类型主机设备虽然没有调速的工艺要求，其拖动主电机却很少选用同步电动机，绝大多数选

2、用了高压异步电动机，电压等级也一般为6kV和10kV不等。我们认为该类大功率工艺装备拖动主电机的设计选用单一的异步电机的模式，是不太合理与经济的，因为异步电动机的功率因数低，还需要增加高压电容器或静止式进相器进行无功功率补偿。而化肥行业、冶金行业选用同步电动机则一直占有相当的比例。与此相比，效率高、功率因数高的同步电动机在水泥工业得不到应用，好像中国水泥工业是杜绝或禁忌同步电动机似的。由此可知，从技术经济角度上看，水泥工业磨机电动机的选型还是一个值得继续深入探讨的问题。综合考虑与分析，科学权衡异步电动机和同步电动机的利弊，水泥工业选用一种介于同步电机与异步电机之间的派生产品——同步异步

3、电动机则更为合理，况且该类型电动机国内外厂家均早有生产。2同步异步电动机的技术特点同步异步电动机启动特性与绕线型异步电动机相同，运行特性与同步电动机相同，具有启动电流小和功率因数高的双重优点。(1)同步异步电动机的结构和绕线式异步电动机的十分相似，启动时操作过程也和绕线式异步电动机一样，转子回路可以串入液体变阻器等启动设备进行满载启动，启动完毕后电动机很容易被牵入同步运行状态，亦即采用异步启动、同步运行的方式进行控制。启动时转子绕组一般接成三角形，接入液体变阻器进行启动。当电动机的速度达到同步转速的95％以上时，进入亚同步状态。此时，转子回路通过放电电阻进行放电，经延时后在转子回路中加

4、入励磁电流，旋转磁场将转子拉人同步运行状态。正常运行状态是同步运行状态，万一励磁装置存有故障出现失灵，电动机即可转入异步运行状态，并能维持额定功率，以异步状态长期运行，大大提高了电动机的运行适应性及可靠性。(2)同步异步电动机的气隙尺寸比一般普通绕线式异步电动机要大，但比一般普通同步电动机的要小。从电机学原理可知，气隙的大小与异步电动机的性能关系极大。因此当该电动机异步运行时可以认为其气隙越小越好，气隙越小越能提高电动机的功率因数和减少励磁电流；气隙愈大，磁阻也愈大。过大的气隙将使气隙安匝增加，磁阻增大，产生同样大小的旋转磁场就需要较大的励磁电流。励磁电流是无功电流，该电流增大会使电机

5、的功率因数降低，所需励磁电流的增加还意味着电动机总定子电流的增加，给定子绕组增加了负担，铜损耗随之增加，同时降低了电动机的效率。当然，磁阻大时也有一定的优点：可以减少气隙磁场中的谐波含量，进而可减少附加损耗，且改善启动性能。但过小的气隙将使电动机得不到足够大的同步转矩，同时给电动机的制造和装配增加了一定难度，加大了电动机定子、转子之间碰擦“拖底扫膛”的几率。因此该同步异步电动机的气隙选择是在充分考虑了同步运行和异步运行二者情况的前提下，综合平衡两种方式的性能优劣，进行了优化设计与科学选取。(3)在电动机设计中，损耗是无法回避的重要问题。为优化设计，必须千方百计降低电动机的各种损耗，以求

6、得到最低成本下的最高效率。对于同步异步电动机，为了吸取一般普通同步电动机和一般普通异步电动机的优点，也进行了特殊设计及优化制造工艺，采用了部分新技术及新材料。如为了降低电动机的杂散损耗，采用磁性槽楔代替绝缘槽楔，同步异步电动机的效率要比一般的普通绕线式异步电动机高1％～2％，从节能角度考虑有较大的优势，尤其是对于大功率电动机更是合算。(4)同步异步电动机的结构同普通绕线式异步电动机有点相似，转子绕组由于兼顾到同步运行和异步运行两种情况，相对于定子的匝数(或槽数)来求淀工程型塾一59—张金营：浅谈中国水泥工业同步异步电动机的合理选用讲，其转子匝数(或槽数)要比一般的普通绕线式异步电动机多

7、得多。一般的普通绕线式异步电动机如其定子槽数为72，转子槽数为90或96；而同步异步电动机定子槽数为72，转子槽数则要达156或以上。这是因为同步异步电动机的转子匝数(或槽数)如果太少，则在电动机同步运行时其需要的励磁电压就会过低，需要的励磁电流就会偏高；反之，电动机在异步状态时转子开路感应电压就会过高，提高了处理转子绝缘的难度，并使起动励磁等配套设备复杂。3我国水泥工业同步异步电动机选用比例低的原因分析既然同步异步电动机具有上述比较优越的技术