直接起动电机功率的范围.pdf

第 1 9卷第 6期 2 0 0 3年 6月。 甘 肃 科 技 Ga n s u S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y D Z ．1 9Ⅳ o．6 Jun． 20 03 直 接起动 电机功率 的范 围 李之 鹏 ， 魏 振 中。 1 ． 兰 州炼 油 化工设 计 院 ， 甘 肃 兰州 7 3 0 0 6 0 ； 2 ． 铁道 第一 勘察 设计 院城 市 轨道 院 ， 甘肃 兰 州 7 3 0 0 0 0 摘 要 依 据 实 际 的应 用 ， 推 算 出直 接 起 动 电机 功 率 范 围 ， 并 结 合 实例 对 其进 行 了分 析 。 关 键 词 直 接 起 动 ； 电机 ； 功 率 中 图分 类 号 TU8 5 7 l问题 的提 出 在 高层 建筑 、 大 型实验 楼等设 置 独立 变电所 的 建筑 中 ， 常常遇 到功率 比较大 的电机 。 直 接起 动的电 机具有控 制简单 、 可靠性 高的特 点 ， 在外 部条件 满足 的件下 ， 应优先采用 。 J GJ ／ T1 6 9 2 民用 建筑 电气设 计 规 范 规 定 没 有 顾 及 到 这 种 情 况 ， 但 在 这 种 情 况 下 ， 可 能 出现 可 直 接 起 动 而 采 用 其 他 起 动 方 式 增 加 投 资 的情 况 ； 也 可 能 出 现不 能 直 接 起 动 若 直 接 起 动 则影 响供 电质量 的问题 。 因此 ， 正确选 择 电机的起动 方式 可 以在供 电质量 、 工程造 价 、 运 行可靠性等诸 多 矛 盾 之 间 找 到 一 个 很 好 的 平 衡 点 。 2边 界 条件 J GJ ／ T1 6 9 2 民用 建 筑 电气 设 计 规 范 规 定 由 公用 低压 网络供 电时 ， 1 1 KW 及 以下 的 电机 可采用 直接启动 ； 由居住小 区变电所供 电时 ， 2 5 KW 及 以下 的电机 可采用直接启动 。上述规定是 根据单 台供 电 变压器容 量 比较的场合下 规定 的 。因此只能根据高 层建 筑 、 大型实验 楼 等供 电系统 的特点 和有关 规范 对直接起 动电机的最大容 量进 行分 析计 算 。 高 层建 筑 、 大型 实验楼 的 降压 变 电所 是为 建筑 内所 有动力 、 照明设备供 电的综 合式变 电所 。 它 除了 向各种 电机供 电外 ， 还 向通 信、 消 防电气 、 照 明等设 施供 电 。 根据这 些专业和有关 的规范要求 ， 其 电压波 动范围为 5 。另外根据有关 规范 ， 频繁启动 的电 机端 电压不 低于额定 电压 的 9 O ， 不 频 繁启 动 的电 机端 电压不低 于额定 电压 的 8 5 。根据 上述分 析可 知 ， 制约电机能否直接启 动的边界条 件为 1 电机启动 时变压器侧 低压母 线 电压不 低于 额定 电压 的 9 5 ； 2 电机启动 时电机 的端 电压不 低于 额定 电压 的 8 5 。 3过 程分 析 在上 述系统 中， 高压 供 电线 路大都 采用 电缆线 路 ， 线路一般 都不 很长 ， 线路 的 阻抗较小 ， 高压 线路 所 引 起 电压 损 耗 远 比变 压 器 和 低 压 线 路 要 小 。 因 此 ， 在下边分析 中， 不考虑高压线路 的电压 损耗 ， 即变压 器按无 限大 系统供 电考虑 。 在 低压供 电 系统 中 ， 电压 损耗 的主要 因素是变 压 器 和低 压供 电 线 路 。 在 上 述 建 筑 中 ， 动 力 变压 器是 混合 变压 器 ， 根据供 电要 求 ， 其母线 的电压不 应低于 额定 电压 的 9 5 9 ／ 5 ， 即变压 器的电压损耗不小于 5 。 根据 上述边 界条件 ， 电机 回路 启动 时低压供 电线路 的 电 压 损 耗 应 小 于 1 O 。 上 述 供 电系 统 ， 一 般 采 用 两 台变 压 器 分 列 运 行 ， 每 台变压器 的负荷率一 般为 0 ． 6 ～0 ． 7 ， 其它设 备 的 功率 因数 一般 在 0 ． 7左 右 ， 按 2 O 的变压器 容量补 偿 无 功 功 率 ， 因 此 ， 低 压母 线 的 无 功 负 荷 为 ◎ Q， 0 ． 6 5 0 ． 7 6一 S 一 0 ． 2 S6 1 电机 回路起动时 的输入容量 为 sq 1 S q d’ U三 2 上式 中第 一项 为 电机 起动容 量 ， 第 二部分 为供 电线 路 短 路 容 量 ， 根 据 线 路 电压 损耗 最 大 1 O 的要 求 ， 第 二部分 应 为第 一部 分 的 1 O ， 因此 上 述公 式 可 进 一 步 简化 为 1 ． 1 S 一 1 ． 1 K 7 ． 7 3 维普资讯 第 6期 李 之鹏 直 接 起 动 电 机 功 率 的 范 围 1 5 上三式 中 Kq为电机额定启动 电流倍 数 ， 一 般为 7 S 一 电 机 的 额 定 容量 S q d 一 电机 的额 定起动容量 X 一 低 压 供 电 线 路 的 电抗 U 一 母 线 额 定 电 压 在 电 机 启 动 时母 线 电 压 的 相 对 值 U q m一 ㈩ 一 干 4 J s抽 Qn 一 干 一 上式 中 S a 为母 线的短路容量 ， 根 据高压短路容量为 无 限的假 定 ， S a 仅 为变压 器的断路容量 ， 其值 如下 S一 ,S b 一 一 一 1 6 ． 7 SOd in X 6 5 一 6 一 “％ 一 ％ 一 上 式 中 X 为 变 压 器 的 电抗 相 对 值 ， u 为 变 压 器 阻 抗 电 压 相 对 值 ， 对 于 3 1 5 ～ 1 5 0 0 KVA 的 1 0 ～ 3 5 KV 干 式 变 压 器 ， 其 值 为 6 。 将 公 式 1 、 3 、 5 代 人 公 式 4 ， 得 到 1 6 ． 6 7 S6 0 ． 4 6 56一 S d 一 0 ． 2 S6 1 6 ． 9 3 S6 0 ． 4 6 S 1 6 ． 6 7 S6 0 ． 4 6 56一 S 一0 ． 2 S6 7 ． 7 S 1 6 ． 9 3 S6 7 ． 2 4 S 在 上 式 中 ， 令 u 一 0 ． 9 5 ， 即 可 得 在 上 述 边 界 条 件 下 ， 最 大 可 以直 接 启 动 的 电机 容 量 P 一 S COS 一 0 ．1 1 6 S6 COSO 一 8 ．7 ％S6 6 这 就 是 混 合 变 压 器 供 电情 况 下 直 接 启 动 的 变 压 器最 大 功 率 ， 上 述 推 算 过 程 中忽 略 了 一 些 次 要 因 素 ， 实 际 使 用 时 ， 最 大 直 接 起 动 电 机 的 功 率 应 比 上 述 值 略 小 一 些 。 4实 例 分 析 上 述 推 算 过 程 虽 然 是 以 高 层 建 筑 动 力 变 电所 为 条件 进行 ， 但在城 市 中 的住 宅 小 区变 电所 的情况 和 地 铁 系统 的 相 差 不 大 高 压 供 电 系 统 导 线 截 面 大 、 供 电 线 路 短 、 低 压 含 有 无 功 补 偿 等 ， 因 此 上 述 结 论 可 以适 用 于 住 宅 小 区 。一 般 住 宅 小 区 变 电 所 的 变 压 器 上 接 第 1 7页 1 0 kQ 1 3 5 7 6 1 1 1 0 2 2 ． 3 ． 2 评 价 9．9 95 k Q 2 6 1 0 真 实 值 8 7 1 3 9 1 干 扰 值 这 种模 型对传 感 器 电路 的灵 敏性 要求较 高 ， 要 求 测量数据 相当精确 。但 做为一个传感器 的电阻值 随三 种气体 浓度 的变 化程度 不 同 ， 在 有些 浓度范 围 内 变 化 相 当 大 ， 而 在 另 一 些 范 围 内 又 几 乎 不 变 。 神经 网络 设 计 方 案 如 图 1 。 混 合气 体 神经 网 络进 行 区分 真 A／ D 实 值和 校 正线 性 干拢 值 调 理 电路 凌 阳单片 机 内 图 1 神 经 网络设 计 方案 容量 在 2 0 0 ～ 5 0 0 KVA 之 间， 按最 小 变压 器容 量估 算 的 直 接 最 大 电机 启 动 功 率 为 1 5 KW ， 这 一 点 与 民 用建筑 电气 规范 的规定十分吻合 ， 因此本讨论 的结 论 具 有 一 定 的 普 遍 性 。 5 结 论 在 高 层 建 筑 、 大 型 实 验 室 等 设 计 中 ， 大功 率 电机 采用 直接起动 的范 围不应 简单的以某一个功率 为界 进行 限 制 ， 而 应 根 据 单 台变 压 器 容 量 、 电 机供 电线 路 的电缆截面等 因素综合 考虑 。在变压器母线 电压降 允许 的情 况下 ， 应 根据低压 供 电线路 的电缆截面 和 各 种 起 动 方 式 之 间选 择 最 低 的 工程 造 价 和 可 靠 的 运 行 方 式 。 根 据 上 述 计 算 分 析 ， 电机 功 率 小 于 单 台变 压 器 容 量 的 8 时 ， 可 以采 用 直 接 启 动 。 4 结 论 本 系统 的 基 本 特 点 是 仪 器 体 积 小 ， 便 携 ， 可 在 矿 井 各个测试 点 进行数 据采样采 用传感 器阵列 ， 采集 的 数 据 量 大 ， 误 差 小 ； 通 过 通 讯 接 口， 可 以 把 采 集 的 数据送 到计算机 上 ， 进行进一步 的处理 ， 如画出测试 曲线 ， 进行 分析 、 打印结果并存储 数据 ； 仪器智能化 ， 可 编 程 ， 可 以在 单 片 机 内部 进 行 AD 变 换 以及 各 种 数学计算 ， 功耗小 ， 省电 。 参考 文献 [ 1 ]丁 晖 ， 刘 君 华等 ．基 于分 布式 多子 网神 经 网络 的多组 分 混合 气体 识 别 ．仪 器仪 表学报 ， 2 0 0 1 ， 1 2 ． E 2 3余皓 ， 徐 良等 ．新 型多 路可燃 气 体检 测 电子 鼻 ．仪表技 术 与传 感器 ， 2 0 0 2 ， 2 ． E 3 3王化 祥 ， 任思 明等 ．可 燃性气 体 监测 报警 控制 仪 ．仪 器 与仪 表 ， 2 0 0 2 ， 4 ． [ 4 ] 魏广 芬 ， 唐 祯 安 等 ．基于 主成 份分 析 和 B P神 经 网络 的气 体 识 别方 法研 究 ．传 感技术 学报 2 0 0 1 ， l 2 ， 4 维普资讯