姜遠(yuǎn)遠(yuǎn) 韓宇潔 李虎 李鋼強(qiáng)
摘 要:國(guó)內(nèi)中小型電機(jī)行業(yè)進(jìn)行三相異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算大多是基于第一機(jī)械工業(yè)部上海電器科學(xué)研究所的《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序》(以下簡(jiǎn)稱程序)通過(guò)計(jì)算機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算的,其特點(diǎn)是計(jì)算時(shí)間快,精確度較高。但是對(duì)于核電專用歐式起重機(jī)上用的雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁計(jì)算,特別是低速部分,電磁計(jì)算與試驗(yàn)誤差較大;本文通過(guò)對(duì)誤差引起的原因進(jìn)行分析并更改,最后編制出電磁計(jì)算程序,通過(guò)型式試驗(yàn)證明,程序更改是正確的,滿足要求。
關(guān)鍵詞:歐式起重機(jī);程序編制;異步電動(dòng)機(jī)
1.核電專用歐式起重機(jī)用雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)
歐式起重機(jī)用雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)主要用于橋式或門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu),用于驅(qū)動(dòng)吊鉤組吊起重物。這種電機(jī)工作制為S4,負(fù)荷持續(xù)率根據(jù)使用工況不同而不同;性能主要要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,起動(dòng)電流小。
2.雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序
對(duì)于計(jì)算普通S1工作制的三相異步電機(jī),《程序》完全可以滿足精度要求,但用于雙繞組雙速上卻有明顯的差別與不足,其主要表現(xiàn)在繞組跨距、繞組平均半匝長(zhǎng)、定子電阻、定子槽漏抗、低速力能指標(biāo)誤差大等。
2.1 繞組跨距、平均半匝長(zhǎng)、定子電阻
雙繞組雙速三相異步電機(jī)與普通三相異步電機(jī)的主要區(qū)別在于定子繞組上嵌放繞組的數(shù)量不同,兩種繞組分別各有一套繞組,一般是高速繞組位于槽底,低速繞組位于槽口。
2.2 定子槽漏抗
雙繞組雙速電機(jī)定子槽漏抗計(jì)算與普通三相異步電動(dòng)機(jī)的計(jì)算亦有差別。由于繞組位置不同,槽口繞組的漏磁只有槽口部分;槽底繞組的漏磁為槽口+槽底部分,即與單繞組計(jì)算一致。
2.3 低速部分的計(jì)算
歐式起重機(jī)用雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)低速部分雖然工作時(shí)間較短,但是對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及起動(dòng)溫升要求較高,其精確計(jì)算對(duì)于成本控制也至關(guān)重要。
由于《程序》為了簡(jiǎn)化手算過(guò)程,它采用了簡(jiǎn)化的┎型等效電路求取定、轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩,起動(dòng)計(jì)算時(shí)往往忽略勵(lì)磁部分,使手算更加方便簡(jiǎn)單。這樣的簡(jiǎn)化對(duì)于激磁電抗Xm遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子電機(jī)R2的電機(jī)是允許的,但當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻較大的情況,也就是勵(lì)磁電抗與轉(zhuǎn)子電阻的比值Xm/R2較小時(shí),電機(jī)的性能計(jì)算誤差會(huì)明顯增大。電機(jī)低速部分一般功率較小,其Xm/R2也較小。為了提高計(jì)算精度,在求取定、轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩及起動(dòng)計(jì)算時(shí)需要采用較精確的T型等效電路。
2.3.1 ?T形等效電路數(shù)學(xué)表達(dá)式
T形等效電路中參數(shù)及電流都是用標(biāo)幺值表示,但是為了書(shū)寫方便,將標(biāo)幺值上標(biāo)的“*”去掉,但各物理量均為無(wú)量綱的標(biāo)幺值。
當(dāng)求得等效電路參數(shù)R1、R2、X1、X2和Xm后,電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)就唯一地對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)差率s,也就是說(shuō),對(duì)應(yīng)于不同的s值,便有對(duì)應(yīng)的一組電機(jī)性能值。
3 程序編制
對(duì)于計(jì)算電機(jī)的高速部分,參考文獻(xiàn)3中給出的算法已經(jīng)可以滿足精度要求,只需對(duì)繞組跨距及定子槽漏抗部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的更改;低速部分的計(jì)算需要使用較精確的T型等效電路。
這里僅給出了計(jì)算低速時(shí),求解T形等效電路求解電機(jī)性能中有關(guān)物理量的Fortran代碼并列出其計(jì)算程序框圖。
3.1 求解T形等效電路Fortran子程序
subroutine TC(R1,R2,S,Xm,X1,X2)
common /bl26/PEW,PS,PFE/sb42/R2S,X2M,Z2M,Z,I1,I2,P2,COSPHI,KE
R2S=R2/S
R2M=R2S*XM**2/(R2S**2+(X2+XM)**2)
X2M=XM*(R2S**2+X2*(X2+XM))/(R2S**2+(X2+XM)**2)
Z2M= SQRT(R2M**2+X2M**2)
Z=SQRT((R1+R2M)**2+(X1+X2M**2)
I1=1/Z
I2=I1*Z2M/SQRT(R2S**2+X2**2)
PEM=I2**2*R2S
P2=PEM*(1-S)-PEW-PS-PFE
COSPHI=(R1+R2M)/Z
KE=Z2M/Z
RETURN
3.2異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序框圖
4 電磁計(jì)算結(jié)果與型式試驗(yàn)
使用更改后的程序?qū)蓚€(gè)不同規(guī)格的電機(jī)進(jìn)行了電磁計(jì)算,計(jì)算的力能指標(biāo)與型式試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,具體如下:
計(jì)算結(jié)果精度完全可以滿足要求。
參考文獻(xiàn)
[1]第一機(jī)械工業(yè)部上??茖W(xué)研究所《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序》1971
[2]許之強(qiáng),周業(yè)南《三相雙繞組雙速雙籠式異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序》 陜西煤炭,2003
[3]黃國(guó)治,傅豐禮 主編 《中小旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 中國(guó)電力出版社 2013