圓形堆取料機電壓壓降原因分析獲獎科研報告

圓形堆取料機電壓壓降原因分析獲獎科研報告摘要：基于萊蕪電廠圓形堆取料機項目，根據設備調試過程中出現(xiàn)電壓壓降過大的問題，結合中學物理知識，分析導致壓降的各種影響因素，針對各種影響因素，尋找減小電壓壓降的一些方法，提高設備性能。

關鍵詞：圓形堆取料機;壓降;方法

Abstact：BasedontheprojectofcircularstackerreclaimerinLaiwuPowerPlant，accordingtotheproblemofexcessivevoltagedropintheprocessofequipmentdebugging，combinedwiththephysicsknowledgeofmiddleschool，thispaperanalyzedthevariousinfluencingfactorsofvoltagedrop，andaimedatvariousinfluencingfactors，lookedforsomemethodstoreducevoltagedrop，improveequipmentperformance..

Keywords：CircularStackerReclaimer;VoltageDrop;Method;

1引言

圓形堆取料機是一種集堆料功能和取料功能于一體的散料輸送裝備，廣泛用于火力發(fā)電廠、鋼廠，設備的功率通常在200-500kW，主要的沖擊性、大功率負載有堆料皮帶電機、取料刮板電機，這些電機從啟動到穩(wěn)定運行，通常需要十幾秒，而在這短短的十幾秒，進線動力電纜電壓會受到大功率設備啟動的影響，導致設備欠壓、不能正常啟動、經常性的出現(xiàn)跳閘;或是設備可以工作，但總處于低電壓運行狀態(tài)，影響設備的安全使用壽命。以上種種情況導致設備不能正常運行，給生產帶來不利影響。

2圓形堆取料機概況

本項目圓形堆取料機的電源取自距離圓形煤倉約200米的高壓箱式變壓器，箱式變壓器的容量為800kVA，箱式變壓器將6kV的高壓電變?yōu)榈蛪?80V，然后通過長度約400米的銅芯電纜將動力電源送至圓形堆取料機電氣房的總斷路器，進線電纜的A＼B＼C三相每相均為4根95mm?的單芯銅電纜并聯(lián)，皮帶電機與刮板電機可以同時運行，設備最大運行功率約為450kW。圓形堆取料機的堆料臂有皮帶電機一臺，功率為55kW，啟動方式為直接啟動;取料門架有刮板電機兩臺，單臺功率160kW，啟動方式為軟啟動器啟動，其他機構功率都小于30kW。

3圓形堆取料機現(xiàn)場出現(xiàn)的問題

在調試期間，設備夜間工作時，在刮板機啟動的短短十幾秒鐘之內，能看到設備上照明投光燈亮度明顯降低，取料門架上的投光燈甚至直接熄滅;在皮帶機堆料工作時，啟動刮板機會導致正在堆料運行的皮帶電機跳停。正常情況下，380V的動力回路，線路電壓損耗不超過本身電壓的5%，即電壓降小于19V，此時線路電壓不低于361V，不會對驅動設備產生大的問題。經過現(xiàn)場測量，發(fā)現(xiàn)在刮板機啟動的時候，設備上的動力電源電壓約為336V，電壓值已經低于皮帶電機正常運轉時的電壓要求，所以才會跳停。后通過現(xiàn)場一系列整改措施，解決了刮板機啟動時投光燈亮度降低和皮帶機跳停的問題，保證了設備的正常使用功能。

4圓形堆取料機壓降原因分析

雖然現(xiàn)場出現(xiàn)的問題得到了妥善的處理，但是，為什么會出現(xiàn)電壓壓降？引起壓降的原因是什么？又該如何減小或者是避免壓降？在查閱了眾多資料后發(fā)現(xiàn)，引起電壓降的因素有很多，下面根據現(xiàn)場所收集到的資料進行分析。

根據中學物理可知，電機供電采用的銅芯電纜是存在電阻的，有電阻勢必會進行分壓，導致電機端電壓小于電源側電壓。忽略環(huán)境、溫度等其他因素，根據歐姆定律進行推算，可以得到如下結果：

首先，計算電流：I=P/（1.732×U×cosφ）（1）

其中：P表示功率，單位kW;U表示電壓，單位V;cosφ表示功率因數，取0.85.

然后，計算線路的電阻：R=ρ×L/S

（2）

其中：ρ表示導體電阻率，單位Ω·mm?/m;L表示電纜長度，單位m;S表示電纜截面積，單位mm?;銅芯電纜的電阻率取0.0175Ω·mm?/m。

最后，計算電壓壓降：ΔU=I×R

（3）

所以ΔU=（P×ρ×L）/（1.732×U×cosφ×S）（4）

由以上推導公式可以看出：線路壓降和電機的功率、導體電阻率、供電電纜長度成正比，線路壓降和供電電壓、功率因數、供電電纜截面積成反比。

5圓形堆取料機壓降解決方法

由推導出的電壓壓降計算公式可知，可以減小壓降的方法有：

5.1電纜長度越長，其電阻值越大，那么所帶來的的壓降也就越大。那么，如果在設計的時候，優(yōu)化電纜敷設路徑，減小變壓器到電機之間的距離，這樣，進線動力電纜的長度就會變短，可以在一定程度上降低壓降。

5.2保證電機側電壓值，也可以減小壓降。圓形堆取料機正常運行的最大電流I=450÷（1.732×0.38×0.85）=804A，由于動力電纜是四根相同電纜并聯(lián)，所以總電阻為單芯電纜電阻的四分之一，即Rs=（0.0175×400÷95）÷4=0.0184Ω，壓降ΔU=804×0.0184=14.8V。一般來說，高壓變壓器會提供不同變比的抽頭供使用者選擇，本項目選擇的變壓器，分接頭有5檔，為±2×2.5%;通過調節(jié)變壓器輸入或者輸出側的分接頭，使變壓器的低壓側電源電壓接近400V，減去電纜電阻造成的壓降，保證最后到設備上的時候電壓不低于380V，相當于從進線電源上去減小壓降的影響。

5.3在適當的范圍內，增大供電電纜的截面積，截面積越大，相同長度電纜的電阻就越小，電纜電阻所分得的電壓也就越小，這樣就可以降低電纜本身電阻分壓造成的壓降影響。

6增加外部控制設備也能減小壓降

6.1當然，還可以通過增加穩(wěn)壓器來保證設備的穩(wěn)定運行。穩(wěn)壓器是使輸出電壓穩(wěn)定的設備。穩(wěn)壓器由調壓電路、控制電路、及伺服電機等組成。當輸入電壓或負載變化時，控制電路進行取樣、比較、放大，然后驅動伺服電機轉動，使調壓器碳刷的位置改變，通過自動調整線圈匝數比，從而保持輸出電壓的穩(wěn)定。從它的工作原理可以看出，穩(wěn)壓器可以用來調節(jié)設備啟動時的電壓，保證設備的電壓穩(wěn)定。

6.2由現(xiàn)場資料可知本項目刮板電機采用軟啟動器啟動。使用軟啟動器啟動電機時，其晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網避免了諧波污染。所以，在設計皮帶電機時，可以通過增設軟啟動器來減小啟動時的壓降，減小對設備電壓穩(wěn)定性的影響。

7影響壓降的其他因素

當然，壓降也可能是電纜在安裝過程中或使用過程中，電纜受到外力破壞，導致絕緣層受損，但又不會立即造成短路的狀態(tài)，這種情況下電纜存在漏電流，所以線路電壓會降低，這就要求在施工時要注意保護好電纜;其次，電纜的電阻還與使用環(huán)境、環(huán)境溫度、安裝固定的方式有關。這些因素在設計過程中也應該被重視，尋找到一個平衡點，盡可能的減小其對線路電壓的干擾。

8結語

通過以上分析發(fā)現(xiàn)，影響圓形堆取料機進線電壓壓降的主要因素有電纜本身的電阻、動力電纜的長度、變壓器輸出的電壓。在設計過程中，應該根據電機的大小選擇動力電纜，動力電纜載流量要有一定的富余量;其次，合理規(guī)劃電纜敷設路徑，縮短動力電纜的長度，保護好已經敷設好