負荷與功率的計算

1、柴油發(fā)電機組啟動電動機選型計算對于柴油發(fā)電機組來說，發(fā)動機是提供實際的有功功率，電動機啟動時相當于對發(fā)動機 一次突加負載，按GB2820及ISO8528規(guī)定，柴油發(fā)電機組一次加載其轉(zhuǎn)速下降不應超過7%,恢復時間5秒，交流發(fā)電機提供電動機啟動所需的視在功率，且在突加負載時需保證壓降在 20鳩內(nèi),同時,根據(jù)電動機直接啟動時的功率因數(shù)一般在0.6左右。根據(jù)鼎新機組的實際情況，初選發(fā)電機為麥格特 MW48OE最大功率1540kVA,選配PMGK磁勵磁模塊)，根據(jù)功率因 數(shù)發(fā)動機可選康明斯KTA38G9有功功率額定可達900kWe機組，機組選用校核計算如下：柴油發(fā)電機組啟動1臺電動機的校核計算：通常柴油

2、發(fā)電機組配套的交流發(fā)電機突加負荷可依據(jù)下式：1 1 1KqFD "©% dCOs J FO "(32U O cos°)叮.25 PF " (3°U cos F)式中,U為額定線電壓(0.4kV),Po為已帶負荷功率，。為效率，COs °為功率因數(shù)，PD, d,COs d分別為首次加載的功率kW,效率和電機功率因數(shù)，Kq為啟動電流倍數(shù)，取6, 空 載 啟 動 電 動 機 時，取E' =7=1,功 率 因 數(shù)cos二d =0.8,發(fā)電機額定cos'd =0.8,啟動時cos'0.6,已帶負荷為零，前式左邊

3、加減KPd,經(jīng)簡化,得6 KqPd So -1.25 Sf ,Sf即為發(fā)電機的額定突加負荷容量(即查發(fā)電機曲線，根據(jù)壓降最大20%寸查出的突加負荷容量值）,kVA,0 (5001000 15002000 2500 3000 SfjOOkVA巴卜-0”觸滯VD FUG勵磁So即為發(fā)電機組已帶的計算負荷，Kq為啟動負荷的電流倍數(shù),通常取6,如按發(fā)電機組輸出的kVA最大1540kVA壓降不大于20%寸最大突加負荷容量不大于2200kVA), 電動機最大功率185kW線損5%初始負荷為0,計算a)當柴油發(fā)電機組直接起動 0.4KV/185KW的電動給水泵，此時,2200>6*185*1000/(

4、0.8*400*1.732)+0*1.05,發(fā)電機可承受 185kWt動機的直接啟動要求,發(fā)動機選擇：發(fā)動機配套發(fā)電機后滿足啟動階段的功率因數(shù)即可，即1540kVA cos (0.6) =924kWe,則發(fā)動機功率kWm=kW發(fā) 電機效率,按此,發(fā)動機選用KTA38G9最大功率可達1089kWm即可，電動機啟動負載起動時相當于一次加載 185/900=21% 頻率下降可保證小于7%恢復時間在4秒內(nèi)，電動機可正常起動。電動機啟動方式簡析三相鼠籠式異步電動機 , 以其結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維修方便、慣性小、價格低廉而且堅 固耐用、機械特性較硬等優(yōu)點 , 在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用 ,普及率是其他種

5、類電動機無 法比擬的 , 是現(xiàn)階段機械加工的重要動力源。但由于這類電機啟動電流大, 對電網(wǎng)的影響和生產(chǎn)機械的沖擊力都很大 ,因而合理的啟動方式 , 對三相鼠籠式異步電動機尤為重要 ,下面就三 種啟動方法逐一分析。一、直接啟動直接啟動 , 就是將處于靜止狀態(tài)的電動機直接加上額定電壓 , 使電動機在額定電壓作用下直接 完成啟動過程。直接啟動轉(zhuǎn)矩大、時間短、控制方式簡單 , 設備投資少 , 因此在中小型電動機 的控制上得到廣泛的應用。但直接啟動方法也受到客觀條件限制 , 主要表現(xiàn)在三個方面 :1. 啟動電流大啟動電流一般是額定電流的47倍，部分電機啟動電流實測甚至高達 812倍額定電流。過 大的啟動

6、電流將造成電網(wǎng)電壓明顯下降 , 影響同一電網(wǎng)其他電氣設備的正常運行 , 嚴重時將使 部分設備因電壓過低而退出運行 ,甚至使電力線路欠壓保護動作 ,造成設備的有害跳閘。同時 過大的啟動電流會使電機繞組發(fā)熱 , 從而加速絕緣老化 , 影響電機使用壽命。2. 啟動轉(zhuǎn)矩大 過大的啟動轉(zhuǎn)矩往往造成電機轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損 , 導致?lián)舸龣C ; 另外啟動過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷 , 傳動轉(zhuǎn)軸扭曲 , 聯(lián)軸節(jié)、傳動 齒輪損傷,影響傳動精度,甚至影響正常工作。3. 要求供電變壓器 / 柴油發(fā)電機組容量較大 為滿足電機啟動要求 ,必須擴大輸、配線路容量 ,增加設備投資。

7、因此是否能直接啟動應滿足以下條件 :一是生產(chǎn)機械是否允許拖動電機直接啟動 ,這是先 決條件;二是電動機的容量應不大于供電變壓器容量的1 0% 1 5%;三是啟動過程中的電壓降 U應不大于額定電壓的20%二、降壓啟動降壓啟動就是在電動機啟動時人為地降低電機端電壓進行啟動。 傳統(tǒng)的方法有星形 / 三角 形啟動、定子繞組串電阻 （ 電抗器）啟動、自耦變壓器降壓啟動及延邊三角形降壓啟動。星形/三角形啟動器是降壓啟動中結(jié)構(gòu)最簡單、 成本最低的一種 ,然而它的使用受到限制 , 只適用于正常運行時定繞組采用三角形接法的電動機 ,啟動時采用星形接法 ,啟動完畢后再切 換成三角形。啟動過程有兩次電流沖擊 ,設備

8、故障率高 ,需要經(jīng)常維護,不宜用于頻繁啟動設備 上, 而且由于啟動電壓為運行電壓的 1/, 故啟動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 1/3, 只能用在空載或輕載 啟動設備。在電動機輕載或空載運行時 , 也可利用該啟動設備作降壓運行 , 以提高電動機的功 率因數(shù)和效率。自耦變壓器降壓啟動是利用三相自耦變壓器改變供電電壓的啟動方法 , 可以通過變壓器 抽頭改變啟動電壓 （一般有 65%和80%兩擋抽頭）,選擇不同的電壓比 ,相對應不同啟動轉(zhuǎn)矩的 負載, 在電動機啟動后再將其切除。 其優(yōu)點是啟動電壓可以選擇 , 以適應不同負載的要求 ; 缺點 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 ,且要消耗較多有

9、色金屬 ,故障率高, 維修費用高。電阻（電抗）器啟動,是在電動機啟動時 , 把電阻（電抗）器串聯(lián)于電源與電動機定子繞組之 間, 隨電動機轉(zhuǎn)速提高 , 逐級減小電阻 （電抗）, 從而達到理想的啟動效果 , 這種啟動方法比星形 / 三角形啟動性能好 , 比自耦變壓器降壓啟動設備價格低。然而它同樣有一些性能、使用上的 限制, 包括 :1. 啟動特性很難優(yōu)化 原因是生產(chǎn)啟動器時電阻 （電抗）值是確定的,使用中很難改變 ,雖然可以通過轉(zhuǎn)換分接頭來進 行分級啟動 , 但分級多時 ,勢必增加控制系統(tǒng)的復雜性 ,而制造成本、故障率也將隨之提高 , 所 以一般控制器均在25級間;這樣加在電動機定子繞組上的電壓、

10、電流等主要參數(shù)在分級啟 動時仍有很大的波動。2. 頻繁、重載啟動特性不好 原因是在啟動過程中電阻值會隨著電阻的溫度變化而變化 , 從停止到再啟動過程需要長時間 冷卻。3. 負載大小經(jīng)常變化的生產(chǎn)機械 , 啟動器不能提供理想的啟動效果延邊三角形降壓啟動 , 啟動過程雖然電壓可選擇 , 啟動設備也簡單 ,可以連續(xù)多次啟動 , 但 只適用于特種型號電動機 , 電機價格較同容量普通型號電動機價格高。值得指出的是 :盡管各種降壓啟動方法各有其優(yōu)缺點 ,但它們有一個共同的優(yōu)點 , 就是沒 有諧波污染 。三、軟啟動所謂“軟啟動” ,就是按照預先設定的模式控制啟動過程中電壓 , 由一個較低的值平滑地 上升到全

11、壓 , 使電機軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加 ,從而達到啟動特性變軟。現(xiàn)階段常用軟啟動有磁控 軟啟動器和電子式軟啟動器。磁控軟啟動器是利用控磁限幅調(diào)壓原理 ,平滑改變啟動過程電機定子繞組電壓 , 實現(xiàn)電機 無沖擊平穩(wěn)啟動 ,這種方法同時可實現(xiàn)軟停車。其特點是結(jié)構(gòu)簡單 , 便于維護, 價格低,但其起 控電壓在200V左右，用戶不可調(diào)整，也會有電流沖擊，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器越來越得到 廣泛應用。電子式軟啟動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)于電動機的三相供電線路上 ; 當啟動器接收到啟動指令后 ,

12、輸出晶閘管的 觸發(fā)信號,通過控制晶閘管的導通角 ,使啟動器按所設計的模式調(diào)節(jié)輸出電壓 ,以控制電動機 的啟動過程。當啟動完成后 , 一般啟動器將旁路接觸器吸合 , 短路掉所有晶閘管 , 使電機直接投 入電網(wǎng)運行,以避免不必要的電能損耗。目前電子軟啟動器有以下幾種啟動方式 :1. 限流軟啟動 顧名思義就是在電動機的啟動過程中限制其啟動電流不超過一個設定值。主要用于輕載啟動, 其輸出電壓從零開始迅速增大 , 直到其輸出電流達到預定值 , 然后保持電機電流小于等 于預定值的條件下逐漸升高電壓 , 直到額定電壓 , 使電動機轉(zhuǎn)速平滑升高到額定轉(zhuǎn)速。這種啟 動方式的優(yōu)點是啟動電流小 , 且可按需調(diào)整 , 其缺點是在啟動時難以知道啟動壓降 , 不能充分 利用壓降空間 , 損失啟動轉(zhuǎn)矩 , 啟動時間相對較長。2. 電壓斜坡啟動輸出電壓由小到大斜坡線性上升 ,將傳統(tǒng)的降壓啟動變有級為無級 ,主要用在重載啟動。 它的缺點是啟動轉(zhuǎn)矩小 , 且轉(zhuǎn)矩特性上升快 , 對電機不利。改進的方法是采用雙斜坡啟動 , 輸出 電壓先迅速上升到某值 ,該電壓對應電機啟動所需最小轉(zhuǎn)矩所對應的電壓值 ,然后按設定的速 度逐漸升壓到額定電壓 , 初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負載特性調(diào)整。 這種方式的特點是啟動