三相笼型异步电动机工频和变频启动方式下的工作负担分析

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1、内蒙古电力技术2010年第28卷第4期INNERMoNG0LIAELECTRICP0WER21三相笼型异步电动机工频和变频启动方式下的工作负担分析AnalysistoWorkingBurdenunderPowerFrequencyandVariableFrequencyStartupModeofThreePhaseCageAsynchronousMotor，，付文光，车传强，朱国振(1．华北电力大学，河北保定071003；2．内蒙古电力科学研究院，内蒙古呼和浩特0100203．江苏镇江供电公司，江苏镇江212001

2、)『摘要1对1台工频大容量三相笼型异步电动机在变频和工频2种方式下进行启动试验，并录波分析，经比较，变频启动过程中出现的浪涌电流较工频启动电流小，持续时间短，降低了启动过程中电磁力和热应力对电动机定子、转子的危害。避免了定子绝缘损坏及转子笼条断裂等故障发生，且变频启动具有调速方便，节能降耗的优点，同时对工频电动机变频改造后的调速适应性作了分析[关键词】三相笼型异步电动机；工频启动；变频启动；启动电流；调速『文献标志码1B『文章编号]1008—6218(2010)04—0021—030引言所示。变频器采用6kV／60

3、Hz可变电压、可变频率的交流电压源型单元多重串联式的高一高型高压变近年来．工频大容量三相笼型异步电动机由于频器。额定容量4000kW。制造工艺不良、启动电流大等原因频繁发生损坏事故．使用者即使按规程要求操作，事故仍不可避免，6kV母线经常出现定子绝缘损坏及转子笼条断裂方面的故障．轻则带来巨额维修费用．重则影响企业安全生产本文对l台工频大容量三相笼型异步电动机工频和变频2种方式下的启动试验进行比较分析1设备概况某三相笼型异步电动机型号为YFKK7l0—4W，额定容量3400kW，额定电压6kV，额定电流389A，额定

4、频率50Hz，Y接法，F级绝缘。电动机可图1三相笼型异步电动机系统接线图在工频和变频2种方式下工作．系统接线图见图1【收稿日期】2010—05—09[作者简介]付文光(1980一)，男，内蒙古人，学士，助理工程师，从事电气设备绝缘试验与故障诊断工作。22内蒙古电力技术2不同启动方式下电动机的负担分析表1工频启动试验数据项目

5、≈l—Akx频启动38936809．462．1工频启动注：1)=，N；2)#为启动持续时间。2．1．1启动电流较大三相笼型异步电动机的近似变换电路见图2所示(忽略激磁支路)。从图2可以得出该电动

6、机的最初启动电流表达式：图3工频启动过程录波波形图图2三相笼型异步电动机近似变换电路将导致端部严重变形I=2．1．2．2转子笼条断裂V，(cl+c’R2)’+(cl+c，2)，工频启动过程中．端环产生相当大的热变形．端一l环的扩张变形将使笼条受到1个静态弯曲应力．同一—、7／R^+时．启动电流与转子磁场的作用力使处于槽内悬空状态的笼条产生振动．由此在笼条两端附加1个2：一，，，，(＼1)，倍电流频率的脉动应力．进而导致电动机转子笼条式中一短路阻抗；开焊和断裂。另外，电动机频繁启停产生的循环应力也是笼条断裂的主要作用

7、力之一转子笼条断裂情尺一短路电阻；况见图4一短路电抗。2．2变频启动由公式(1)可知，工频全压启动时，最初启动电2．2．1启动电流较小流的大小仅受短路阻抗的限制．由于短路阻抗很小，变频启动现场试验数据见表2所示。试验表明．导致最初启动电流很大。一般情况下，三相笼型异步在变频启动过程中．变频装置造成输出电流出现浪电动机的最初启动电流为额定电流的47倍川．．涌现象．持续时间达7001"／1s．变频启动电流最大值现场采用工频方式进行启动试验．并进行录波为额定电流的O．55倍分析，试验数据见表1所示，工频启动过程的L、L]

8、变频启动过程浪涌波形图见图5从图5可以相波形图见图3所示。从表1可以看出，电动机工频看}I{．变频启动较工频启动极大地降低了启动电流启动电流最大值为额定电流的9-46倍．启动时间长达22S。2．1．2对电动机影响大2．1．2．I定子绝缘受损工频启动时．在线路和电动机上产生较大的损耗，引起发热。当绝缘材料超过耐热等级允许的极限温度，将导致绝缘老化加剧，研究表明，沥青、云母绝缘的电动机温度每升高l0℃．其寿命将缩短一半：同时在电动机绕组和端部产生较大的电磁力和热应图4转子笼条断裂照片力，使绝缘产生机械变形；特别是频繁启

9、动电动机，内蒙古电力技术表2变频启动试验数据多匝元件绕组的第1个元件上，具有侵入波幅值约_——_——————————————————●—————?—●—一一碡≈t27s80％12I。———变频启动3892140．55O．73．2温升幅度提高注：1)=J。√^；2)t为浪涌持续时间。变频器在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流．使电动机在非正弦条件下运行。高次