電力排灌站電動機低電壓運行的狀況分析及解決辦法

許淵

浙江省諸暨市水電局電力排灌站，浙江 諸暨 311800

電力排灌站電動機低電壓運行的狀況分析及解決辦法

許淵

浙江省諸暨市水電局電力排灌站，浙江 諸暨 311800

電動機低電壓運行具有較大的危害性，本文以工作原理及計算公式為依據，對低電壓時三相異步電動機的運行狀況進行分析，論述如何解決所出現的問題。

電力排灌站；電動機；低電壓運行；解決辦法

1 前言

電力排灌站一般在農村使用得比較多，當電力排灌站在高峰期運行時，有可能會引起電網波動，致使電壓下降，影響到正常使用。據統計，一些小型的電力排灌站，高峰期的低電壓運行情況超過百分之五十，甚至于有些泵站發生難以啟動和頻繁跳閘的狀況，嚴重的時候還會燒毀電動機。因此，對于電動機低電壓運行問題的分析解決非常重要。

2 電動機低電壓運行時的參數分析

2.1 根據電機學的原理，電壓開始下降時，就會對電動機的定子電流產生不可以避免的影響，那么三相異步的電動機的旋轉磁場的磁和其外加電壓的關系應該為:

式子中:

U1——電動機的外部附加的電壓；

Φ——進行運轉的磁場主要的磁通；

K1——定子的繞組的系數；

f1——定子線的圈感應還有電動勢的頻率；

N1定子進行繞組的每相中的串聯匝數。

從上可見，如果電源的電壓開始降低時，那么電動機的旋轉的磁場的一個主磁通也會伴隨電壓而開始減小。因此電動機的轉子進行電磁轉矩的公式應為:

式中:

CM——表示比例上的常數，它是電動機構造而決定的；

I2——表示電動機的轉子電流；

φ2——表示轉子電流還有轉子感應的電動勢的相位角問題；

I2cosφ2——表示轉子電流的有功時的分量。

根據上面的分析:如果低于額定時的電壓，而且繼續下降，由公式(2）可知，主磁通按比例減小，勵磁電流I0減小，這對于電動機的空載沒有任何影響。如果是電動機進行帶水泵運行，那么水泵開始轉速的變化并不是很大，從而在水泵的轉矩上也會有不大的變化，如果Φ值減小，那么轉子的有功電流為I2cosφ2時就必然會升高。通過定子繞組還有轉子繞組開始的磁勢的平衡的關系就可以知道，如果定子所開始的有功的電流為I1cosφ1時也會上升相應的值。要是電動機本身的工作開始在額定的或者是接近于額定的狀態，在這種情況下，電動機開始動作的電流就一定會超過它原本的額定值，這會使得電動機機身過熱，在嚴重的時候還會燒壞電動機。

2.2 電機在工作時電壓降低對于電動機的最大轉矩還有起動轉矩時的影響

2.2.1 電壓開始降低時對于電動機的最大轉矩時的影響。

電動機長期工作運轉時需要避免機身過熱，不允許機子的轉矩超過它的額定轉矩，如果電動機的工作時間很短，轉矩就會超過原有的額定轉矩，還沒有來得及發熱，機子就開始停止正常的工作或者負載已經減小，出現這種情況，很顯然電動機在短時間內超過額定的轉矩是可以允許的。但是不可以超過最大的轉矩，否則會發生“悶車”現象，這時電動機就無法繼續轉動。因此，電機的最大轉矩反饋了異步的電動機在短時間內的過載工作能力。在計算上，電機的最大轉矩的公式為:

在上面的表達式中可以看到:

r1——定子進行繞組時的電阻；

x1——定子進行繞組時的漏電抗；

P——電動機工作時的極對數；

f1——電動機的頻率，

x2——繞組的漏電抗值；

從公式(4）中得知，在電壓開始降低時，最大轉矩根據平方的關系開始減小，并且使在較短的時間內過載能力開始下降。如果最大轉矩還有額定轉矩在比值為1.8時，那么當電壓值開始降低為額定的電壓值的80%，電機的最大轉矩還有額定轉矩的比值就為1.8×0.82=1.15倍了，此時的電動機會出現少許過載，這種情況下，會出現機子停止轉動的情況。

2.2.2 電機的電壓開始降低對于電動機的起動轉矩關聯。

電動機開始啟動的狀態是由與電源相接通瞬間的工作狀態。此時機子的轉差率S=1，轉子的轉速為n2=0。在這時運行的轉矩被稱為機子的起動轉矩。只有開始啟動的轉矩大于剛啟動的瞬間水泵所需要的轉矩時，電動機才能帶動水泵轉動起來。啟動時的轉矩越大，電動機工作時開始啟動就越快。起動轉矩的用來計算的公式為:

上面的式子中：R2作為轉子的電路的總電阻，它包括了轉子開始繞阻時的電阻還有接到了滑環時的一個外加的電阻。可以看到，在電網的電壓突然的降低時，這時的電動機進行啟動時的轉矩也會跟著按平方的關系進行減小，如果機子減小或者到了小于機子進行啟動時的水泵所開始需要時的轉矩時，這個時候電動機不再可以帶動機子的水泵開始轉動起，那么電動機也會跟著無法啟動。

根據上面的分析可以知道，我國的電網電壓在降低時會對泵站的電動機正常工作產生較大的影響，首先是在電動機開始滿載或者接近于滿載情況時，電機的電壓降低會造成了嚴重過電流從而引起了電動機的過熱；其次最大轉矩大突然減小，使電動機在短時間內出現過載能力降低；最后，電動機的起動轉矩開始減小，并且造成啟動困難。

3 解決辦法

3.1 對電動機端電壓的提高。盡可能地減少變壓器與電動機之間的距離，現在來說是通過減少了低壓的線路上的壓降來達到二者電壓的降低；可以是由變壓器在高壓側時的無載形式的調壓的開關，來進一步的調節了電動機的一端的電壓，并且使它可以盡量的在額定的值左右；且可以向較大的容量電力的排灌站輸入，并且可以通過在電動機或者是變壓器的低壓側一端并接附加的電容辦法，來達到補償的無功狀態，并且提高了功率的因數，從而進一步的減少了電壓的損失。

3.2 減小電壓的負荷。如果在電動機的一端的電壓經它是經常低于現定的額定的電壓，那么就應該通過調節電機的負載來達到減輕影響。對于可調式的水泵，可以通過對葉片安裝角的調節來進行減小負載；那些不可以調的，就應考慮其對于水泵的降速的運行影響。

3.3 通過適當的提高相對應的配套的功率。那些經常出現電網的電壓不足降低現象的區域，通過新建設的電力排灌站來為水泵進行配套的電動機，應該盡可能地把電動機配得更大些，對于電動機所適宜的按水泵進行運行的可能性出現的時進行最大軸的功率的選配，而且留著一定的相應儲備系數。所以應該盡量的避免電動機滿載或者接近于滿載的狀態下進行工作，從而進免因為電壓降低而造成嚴重過電流。只有這樣，才可以較好的保證電動機出現電流偏差時還是在高的效率的范圍內開始運行。

3.4 在工作過程中進行有效的設置低電壓與過電流時的保護設備。在農村的中小型的電力的排灌站中，有三相異步的電動機的常用的啟動的裝置就是QJ的系列進行自耦而進行減壓的啟動器，在它的內部設有了欠壓脫扣器設備，還有熱繼電器裝置。當欠壓脫扣器可以在電源的電壓運行時低于75%時的額定的電壓時候，那么設備就會自動脫扣，并且切斷電源。如果當過載的電流達到了120%的額定的電流時，那么熱繼電器就能夠在20min之內及時的切斷電源，從而避免了事故的發生。

4 小結

從以上分析可知，降低低電壓對電動機帶來的危害性，尚有不少辦法可以解決，但要對基本參數和公式進行深入分析，才有較好的理論基礎，并將理論知識很好地應用于實際中，盡最大努力解決電動機低電壓運行帶來的問題，為電力排灌站的安全運行提供有力保障。

參照文獻

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[2]莊平華.花蘭窖電力排灌站一次系統技術改造設計[J].甘肅水利水電技術,2009～3

[3]趙志強.淺談排灌站電動機啟動方式的選定[J].科學之友,2011～4

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.076