負(fù)荷與功率的計(jì)算

1、柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)選型計(jì)算對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)是提供實(shí)際的有功功率，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)相當(dāng)于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)一次突加負(fù)載，按GB2820及ISO8528規(guī)定，柴油發(fā)電機(jī)組一次加載其轉(zhuǎn)速下降不應(yīng)超過(guò)7%,恢復(fù)時(shí)間5秒，交流發(fā)電機(jī)提供電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需的視在功率，且在突加負(fù)載時(shí)需保證壓降在20%以內(nèi),同時(shí),根據(jù)電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)一般在0.6左右。根據(jù)鼎新機(jī)組的實(shí)際情況，初選發(fā)電機(jī)為麥格特MWL 48OE(最大功率1540kVA,選配PMG永磁勵(lì)磁模塊)，根據(jù)功率因數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)可選康明斯KTA38G9(有功功率額定可達(dá)900kWe)機(jī)組，機(jī)組選用校核計(jì)算如下： 柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)1臺(tái)電動(dòng)機(jī)的校核計(jì)算:通

2、常柴油發(fā)電機(jī)組配套的交流發(fā)電機(jī)突加負(fù)荷可依據(jù)下式:式中,U為額定線電壓(0.4kV), Po為已帶負(fù)荷功率, 為效率, 為功率因數(shù),分別為首次加載的功率kW,效率和電機(jī)功率因數(shù), 為啟動(dòng)電流倍數(shù),取6,空載啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí),取E=U0=1,功率因數(shù),已帶負(fù)荷為零,前式左邊加減,經(jīng)簡(jiǎn)化,得,即為發(fā)電機(jī)的額定突加負(fù)荷容量(即查發(fā)電機(jī)曲線,根據(jù)壓降最大20%時(shí)查出的突加負(fù)荷容量值),kVA,即為發(fā)電機(jī)組已帶的計(jì)算負(fù)荷,為啟動(dòng)負(fù)荷的電流倍數(shù),通常取6,如按發(fā)電機(jī)組輸出的kVA最大1540kVA(壓降不大于20%時(shí)最大突加負(fù)荷容量不大于2200kVA),電動(dòng)機(jī)最大功率185kW,線損5%,初始負(fù)荷為0,計(jì)算

3、a）當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組直接起動(dòng)0.4KV/185KW的電動(dòng)給水泵，此時(shí),2200>6*185*1000/(0.8*400*1.732)+0 *1.05,發(fā)電機(jī)可承受185kW電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)要求,發(fā)動(dòng)機(jī)選擇：發(fā)動(dòng)機(jī)配套發(fā)電機(jī)后滿足啟動(dòng)階段的功率因數(shù)即可,即1540kVA=924kWe, 則發(fā)動(dòng)機(jī)功率kWm=kWe/發(fā)電機(jī)效率,按此,發(fā)動(dòng)機(jī)選用KTA38G9(最大功率可達(dá)1089kWm)即可,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)負(fù)載起動(dòng)時(shí)相當(dāng)于一次加載185/900=21%，頻率下降可保證小于7%，恢復(fù)時(shí)間在4秒內(nèi),電動(dòng)機(jī)可正常起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式簡(jiǎn)析三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便、慣性小、價(jià)格

4、低廉而且堅(jiān)固耐用、機(jī)械特性較硬等優(yōu)點(diǎn),在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,普及率是其他種類電動(dòng)機(jī)無(wú)法比擬的,是現(xiàn)階段機(jī)械加工的重要?jiǎng)恿υ础５捎谶@類電機(jī)啟動(dòng)電流大,對(duì)電網(wǎng)的影響和生產(chǎn)機(jī)械的沖擊力都很大,因而合理的啟動(dòng)方式,對(duì)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)尤為重要,下面就三種啟動(dòng)方法逐一分析。一、直接啟動(dòng)直接啟動(dòng),就是將處于靜止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)機(jī)直接加上額定電壓,使電動(dòng)機(jī)在額定電壓作用下直接完成啟動(dòng)過(guò)程。直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、時(shí)間短、控制方式簡(jiǎn)單,設(shè)備投資少,因此在中小型電動(dòng)機(jī)的控制上得到廣泛的應(yīng)用。但直接啟動(dòng)方法也受到客觀條件限制,主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:1.啟動(dòng)電流大啟動(dòng)電流一般是額定電流的47倍,部分電機(jī)啟動(dòng)電流實(shí)測(cè)甚至

5、高達(dá)812倍額定電流。過(guò)大的啟動(dòng)電流將造成電網(wǎng)電壓明顯下降,影響同一電網(wǎng)其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行,嚴(yán)重時(shí)將使部分設(shè)備因電壓過(guò)低而退出運(yùn)行,甚至使電力線路欠壓保護(hù)動(dòng)作,造成設(shè)備的有害跳閘。同時(shí)過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)使電機(jī)繞組發(fā)熱,從而加速絕緣老化,影響電機(jī)使用壽命。2.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大過(guò)大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩往往造成電機(jī)轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損,導(dǎo)致?lián)舸龣C(jī);另外啟動(dòng)過(guò)程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷,傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸扭曲,聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)齒輪損傷,影響傳動(dòng)精度,甚至影響正常工作。3.要求供電變壓器/柴油發(fā)電機(jī)組容量較大為滿足電機(jī)啟動(dòng)要求,必須擴(kuò)大輸、配線路容量,增加設(shè)備投資。因此是否能直接啟動(dòng)應(yīng)滿足以

6、下條件:一是生產(chǎn)機(jī)械是否允許拖動(dòng)電機(jī)直接啟動(dòng),這是先決條件;二是電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)不大于供電變壓器容量的10%15%;三是啟動(dòng)過(guò)程中的電壓降U應(yīng)不大于額定電壓的20%。二、降壓?jiǎn)?dòng)降壓?jiǎn)?dòng)就是在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)人為地降低電機(jī)端電壓進(jìn)行啟動(dòng)。傳統(tǒng)的方法有星形/三角形啟動(dòng)、定子繞組串電阻(電抗器)啟動(dòng)、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)及延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)。星形/三角形啟動(dòng)器是降壓?jiǎn)?dòng)中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、成本最低的一種,然而它的使用受到限制,只適用于正常運(yùn)行時(shí)定繞組采用三角形接法的電動(dòng)機(jī),啟動(dòng)時(shí)采用星形接法,啟動(dòng)完畢后再切換成三角形。啟動(dòng)過(guò)程有兩次電流沖擊,設(shè)備故障率高,需要經(jīng)常維護(hù),不宜用于頻繁啟動(dòng)設(shè)備上,而且由于啟動(dòng)電壓為

7、運(yùn)行電壓的1/,故啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1/3,只能用在空載或輕載啟動(dòng)設(shè)備。在電動(dòng)機(jī)輕載或空載運(yùn)行時(shí),也可利用該啟動(dòng)設(shè)備作降壓運(yùn)行,以提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率。自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)是利用三相自耦變壓器改變供電電壓的啟動(dòng)方法,可以通過(guò)變壓器抽頭改變啟動(dòng)電壓(一般有65%和80%兩擋抽頭),選擇不同的電壓比,相對(duì)應(yīng)不同啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的負(fù)載,在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后再將其切除。其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電壓可以選擇,以適應(yīng)不同負(fù)載的要求;缺點(diǎn)是體積大、質(zhì)量大,電壓階躍性變化有沖擊,不能連續(xù)啟動(dòng),且要消耗較多有色金屬,故障率高,維修費(fèi)用高。電阻(電抗)器啟動(dòng),是在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),把電阻(電抗)器串聯(lián)于電源與電動(dòng)機(jī)定子繞組之間,隨電動(dòng)機(jī)

8、轉(zhuǎn)速提高,逐級(jí)減小電阻(電抗),從而達(dá)到理想的啟動(dòng)效果,這種啟動(dòng)方法比星形/三角形啟動(dòng)性能好,比自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備價(jià)格低。然而它同樣有一些性能、使用上的限制,包括:1.啟動(dòng)特性很難優(yōu)化原因是生產(chǎn)啟動(dòng)器時(shí)電阻(電抗)值是確定的,使用中很難改變,雖然可以通過(guò)轉(zhuǎn)換分接頭來(lái)進(jìn)行分級(jí)啟動(dòng),但分級(jí)多時(shí),勢(shì)必增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性,而制造成本、故障率也將隨之提高,所以一般控制器均在25級(jí)間;這樣加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓、電流等主要參數(shù)在分級(jí)啟動(dòng)時(shí)仍有很大的波動(dòng)。2.頻繁、重載啟動(dòng)特性不好原因是在啟動(dòng)過(guò)程中電阻值會(huì)隨著電阻的溫度變化而變化,從停止到再啟動(dòng)過(guò)程需要長(zhǎng)時(shí)間冷卻。3.負(fù)載大小經(jīng)常變化的生產(chǎn)機(jī)械,

9、啟動(dòng)器不能提供理想的啟動(dòng)效果延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng),啟動(dòng)過(guò)程雖然電壓可選擇,啟動(dòng)設(shè)備也簡(jiǎn)單,可以連續(xù)多次啟動(dòng),但只適用于特種型號(hào)電動(dòng)機(jī),電機(jī)價(jià)格較同容量普通型號(hào)電動(dòng)機(jī)價(jià)格高。值得指出的是:盡管各種降壓?jiǎn)?dòng)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn),但它們有一個(gè)共同的優(yōu)點(diǎn),就是沒(méi)有諧波污染。三、軟啟動(dòng)所謂“軟啟動(dòng)”,就是按照預(yù)先設(shè)定的模式控制啟動(dòng)過(guò)程中電壓,由一個(gè)較低的值平滑地上升到全壓,使電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加,從而達(dá)到啟動(dòng)特性變軟?，F(xiàn)階段常用軟啟動(dòng)有磁控軟啟動(dòng)器和電子式軟啟動(dòng)器。磁控軟啟動(dòng)器是利用控磁限幅調(diào)壓原理,平滑改變啟動(dòng)過(guò)程電機(jī)定子繞組電壓,實(shí)現(xiàn)電機(jī)無(wú)沖擊平穩(wěn)啟動(dòng),這種方法同時(shí)可實(shí)現(xiàn)軟停車。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于維

10、護(hù),價(jià)格低,但其起控電壓在200V左右,用戶不可調(diào)整,也會(huì)有電流沖擊,體積較大。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,利用晶閘管斬波技術(shù)生產(chǎn)的新型電子式軟啟動(dòng)器越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用。電子式軟啟動(dòng)器的主回路一般都采用晶閘管調(diào)壓電路,調(diào)壓電路由六只晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成,串聯(lián)于電動(dòng)機(jī)的三相供電線路上;當(dāng)啟動(dòng)器接收到啟動(dòng)指令后,輸出晶閘管的觸發(fā)信號(hào),通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角,使啟動(dòng)器按所設(shè)計(jì)的模式調(diào)節(jié)輸出電壓,以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。當(dāng)啟動(dòng)完成后,一般啟動(dòng)器將旁路接觸器吸合,短路掉所有晶閘管,使電機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行,以避免不必要的電能損耗。 目前電子軟啟動(dòng)器有以下幾種啟動(dòng)方式:1.限流軟啟動(dòng)顧名思義就是在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

11、過(guò)程中限制其啟動(dòng)電流不超過(guò)一個(gè)設(shè)定值。主要用于輕載啟動(dòng),其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增大,直到其輸出電流達(dá)到預(yù)定值,然后保持電機(jī)電流小于等于預(yù)定值的條件下逐漸升高電壓,直到額定電壓,使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速平滑升高到額定轉(zhuǎn)速。這種啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電流小,且可按需調(diào)整,其缺點(diǎn)是在啟動(dòng)時(shí)難以知道啟動(dòng)壓降,不能充分利用壓降空間,損失啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,啟動(dòng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。2.電壓斜坡啟動(dòng)輸出電壓由小到大斜坡線性上升,將傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)變有級(jí)為無(wú)級(jí),主要用在重載啟動(dòng)。它的缺點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小,且轉(zhuǎn)矩特性上升快,對(duì)電機(jī)不利。改進(jìn)的方法是采用雙斜坡啟動(dòng),輸出電壓先迅速上升到某值,該電壓對(duì)應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)所需最小轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的電壓值,然后按設(shè)定的速度逐漸升壓到額定電壓,初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負(fù)載特性調(diào)整。這種方式的特點(diǎn)是啟動(dòng)電流相對(duì)大,啟