陳偉

【摘 要】結(jié)合核電站直流電機試驗期間電樞電流、轉(zhuǎn)速偏大的現(xiàn)象，分析試驗過程電機電樞電壓、電樞電流、轉(zhuǎn)速的趨勢曲線，定位原因是試驗期間勵磁回路元件溫度升高引起勵磁回路阻值漂移。調(diào)節(jié)勵磁回路電阻，實現(xiàn)核電站直流電機電流與轉(zhuǎn)速的穩(wěn)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.

【關(guān)鍵詞】直流電機；電流；轉(zhuǎn)速；勵磁系統(tǒng)

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

【中圖分類號】TM332 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0191-02

1 引言

核電機組設(shè)置有排氣口應(yīng)急噴淋系統(tǒng)直流電機應(yīng)急泵，在機組失去凝結(jié)水抽取泵正常供水的情況下，該直流電機應(yīng)急泵能自動啟動，保證噴淋水的正常供應(yīng)。在核電機組系統(tǒng)設(shè)備中，直流電機承擔(dān)著重要應(yīng)急設(shè)備的功能，它的穩(wěn)定運行對于整個電站有著至關(guān)重要的作用。

該直流電機為并勵直流電機，功率50kW，額定轉(zhuǎn)速3000rpm，滿載額定電流為250A，由直流配電盤供電，供電電壓為DC230V，泵組額定流量為1080L/min[1]。

2 試驗過程

2.1 首次試驗，發(fā)現(xiàn)問題

2014年6月19日在直流電機試驗過程中發(fā)現(xiàn)直流電機的電流、轉(zhuǎn)速隨運行時間不斷緩慢上漲（其電流從啟動時的250A在10min內(nèi)緩慢上升至滿量程300A，轉(zhuǎn)速由2900rpm緩慢上升至3200rpm），泵流量保持1425 L/min（試驗規(guī)程要求流量≥1080 L/min）。

2.2 有控制的試驗，收集數(shù)據(jù)

第一次試驗：

設(shè)置泵流量為1400L/min全壓模式啟動設(shè)備，5分44秒時調(diào)節(jié)流量至1200 L/min，收集數(shù)據(jù)如表1所示。

第二次試驗：

設(shè)置流量為800L/min，全壓模式啟動設(shè)備，約1min后調(diào)節(jié)流量1080L/min，數(shù)據(jù)收集如表2所示：

3 原因分析

3.1 溫升及環(huán)境溫度差異影響

直流電機直流電動機的勵磁方式為并勵，勵磁電流與母線電壓如下公式成正比關(guān)系：

If=U/Rf

電機運行中通過導(dǎo)體的電流會產(chǎn)生熱效應(yīng)，引起電機的溫度升高，電機溫度的升高將對勵磁繞組電阻率產(chǎn)生影響，勵磁回路電阻的升高將導(dǎo)致勵磁電流的下降。通過對四次試驗的初始啟動時的勵磁電流、勵磁電壓及每次試驗結(jié)束時的勵磁電流、勵磁電壓進行對比分析，基本可以看出溫度升高因素對勵磁電阻的影響。

對比兩次試驗數(shù)據(jù)，受溫升的影響，勵磁回路的電阻發(fā)生了較大的變化，勵磁回路的電阻主要由兩部分構(gòu)成，電機本體勵磁繞組電阻（電機表面溫度為40℃，測量勵磁繞組電阻為60Ω）和勵磁調(diào)節(jié)電阻（安裝于動力開關(guān)處，溫度為25℃時測量其直阻為14Ω），

可以看出當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩不變，磁通量?減少時，電樞電流上升。從實際的監(jiān)測情況中來看轉(zhuǎn)速的提升對于泵的流量并沒有產(chǎn)生影響，因此泵體從電機側(cè)吸收的功率基本上不變，由于電機軸功率與轉(zhuǎn)速成三次方關(guān)系：P1/P2=（ n1/n2）3，轉(zhuǎn)速的提升需要提升電機的電磁功率，電磁功率需要提升，因此電樞電流不斷變大。

3.2 泵流量變化的增加導(dǎo)致電機的初始輸出功率增加

泵的設(shè)計流量為1080L/min，其功率曲線如圖1（N-Q曲線）所示：

從特性曲線中可以看出流量與泵吸收功率基本成正比關(guān)系，泵的流量增加將直接導(dǎo)致電機輸出功率的增加。

通過縱向?qū)Ρ?，每次啟動時流量不同、電機轉(zhuǎn)速不同，電機的電動率也有一些差異，流量的增加將直接導(dǎo)致初始電流及電功率的增加，電機運行電流偏大。

4 處理方案

根據(jù)原因分析，研究處理措施為調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)電阻阻值，以抵銷溫升帶來的勵磁回路阻值的漂移。通過幾次調(diào)整試驗，最終將勵磁調(diào)節(jié)電阻阻值從14Ω調(diào)至7Ω時，最終試驗持續(xù)1小時2分鐘，電機電流及轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，電機電流241A（小于額定電流250A），電機轉(zhuǎn)速3013rpm（與額定轉(zhuǎn)速3000rpm相近），流量穩(wěn)定且滿足試驗規(guī)程要求，試驗合格，調(diào)試結(jié)束。

5 結(jié)論

本次試驗異常情況中，勵磁回路設(shè)備溫度升高導(dǎo)致勵磁電阻的增加，致使勵磁電流變小、電樞電流變大以及轉(zhuǎn)速較歷史情況偏大，因此電機啟動后電機的電流和轉(zhuǎn)速均處于一個較大值，未達到穩(wěn)定狀態(tài)時已經(jīng)超出額定值。泵流量的增加也導(dǎo)致電流增加。

本次試驗通過試驗完成勵磁調(diào)節(jié)電阻的最佳阻值確定，從根本上解決了溫升和泵流量增加等干擾因素對系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響。

【參考文獻】

【1】周順榮.電機學(xué)[M].北京，科學(xué)出版社，2002。