三相異步電動機的幾種調(diào)速方式

1、For pers onal use only in study and research; not for commercialuseFor pers onal use only in study and research; not for commercial use二相異步電動機的幾種調(diào)速方式三相異步電動機轉(zhuǎn)速公式為：n=60f/p(1-s)從上式可見，改變供電頻率f、電動機的極對數(shù) p及轉(zhuǎn)差率s均可太到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來看，不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動機的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩種。在生產(chǎn)機械中廣泛使用不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有繞線式電動機的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、斬波調(diào)速、串級

2、調(diào) 速以及應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器、液力偶合器、油膜離合器等調(diào)速。改變同步轉(zhuǎn)速的有改變定子極對數(shù)的多速 電動機，改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速有能無換向電動機調(diào)速等。從調(diào)速時的能耗觀點來看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速指時轉(zhuǎn)差率不變，因此無轉(zhuǎn)差 損耗，如多速電動機、變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法(如串級調(diào)速等)。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速 方法屬低效調(diào)速，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中；電磁離合器的調(diào)速方法，能量損耗 在離合器線圈中；液力偶合器調(diào)速，能量損耗在液力偶合器的油中。一般來說轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴大而 增加，如果調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。一、變極對數(shù)調(diào)速方法這種

3、調(diào)速方法是用改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速目的，特點如下： 具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好；無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；接線簡單、控制方便、價格低；有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速；可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。 本方法適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如金屬切削機床、升降機、起重設(shè)備、風機、水泵等。二、變頻調(diào)速方法變頻調(diào)速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供 變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流-直流-交流變頻器和交流-交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使 用交直交變頻器。其特點： 效率高，調(diào)

4、速過程中沒有附加損耗； 應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動機； 調(diào)速范圍大，特性硬，精度高；技術(shù)復(fù)雜，造價高，維護檢修困難。本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。三、串級調(diào)速方法 串級調(diào)速是指繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉(zhuǎn)差，達到調(diào)速的目的。大 部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量 加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機串級調(diào)速、機械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速 形式，多采用晶閘管串級調(diào)速，其特點為： 可將調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差損耗回饋到電網(wǎng)或生產(chǎn)機械上，效率較高； 裝置容量與調(diào)速范圍成正比，投資省，適用

5、于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速70 90的生產(chǎn)機械上；調(diào)速裝置故障時可以切換至全速運行，避免停產(chǎn)； 晶閘管串級調(diào)速功率因數(shù)偏低，諧波影響較大。本方法適合于風機、水泵及軋鋼機、礦井提升機、擠壓機上使用。四、繞線式電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動機的轉(zhuǎn)差率加大，電動機在較低的轉(zhuǎn)速下運行。串入的電阻 越大，電動機的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級 調(diào)速，機械特性較軟。五、定子調(diào)壓調(diào)速方法 當改變電動機的定子電壓時，可以得到一組不同的機械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動機的轉(zhuǎn)矩 與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較

6、小，使一般籠型電動機難以應(yīng)用。為了擴大調(diào) 速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動機，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機，或者在繞線式電 動機上串聯(lián)頻敏電阻。為了擴大穩(wěn)定運行范圍，當調(diào)速在2：1 以上的場合應(yīng)采用反饋控制以達到自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個能提供電壓變化的電源，目前常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器 以及晶閘管調(diào)壓等幾種。晶閘管調(diào)壓方式為最佳。調(diào)壓調(diào)速的特點：調(diào)壓調(diào)速線路簡單，易實現(xiàn)自動控制； 調(diào)壓過程中轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，效率較低。壓調(diào)速一般適用于 100KW以下的生產(chǎn)機械。六、電磁調(diào)速電動機調(diào)速方法電磁調(diào)速電動機由籠型電動機、電磁轉(zhuǎn)差離合器

7、和直流勵磁電源（控制器）三部分組成。直流勵磁電源功 率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角，可以改變勵磁電流的大小。 電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞、磁極和勵磁繞組三部分組成。電樞和后者沒有機械聯(lián)系，都能自由轉(zhuǎn)動。電樞與 電動機轉(zhuǎn)子同軸聯(lián)接稱主動部分，由電動機帶動；磁極用聯(lián)軸節(jié)與負載軸對接稱從動部分。當電樞與磁極 均為靜止時，如勵磁繞組通以直流，則沿氣隙圓周表面將形成若干對N、S 極性交替的磁極，其磁通經(jīng)過電樞。當電樞隨拖動電動機旋轉(zhuǎn)時，由于電樞與磁極間相對運動，因而使電樞感應(yīng)產(chǎn)生渦流，此渦流與磁 通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動有磁極的轉(zhuǎn)子按同一方向旋轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)速恒低于電樞的轉(zhuǎn)速N1

8、 ，這是一種轉(zhuǎn)差調(diào)速方式，變動轉(zhuǎn)差離合器的直流勵磁電流，便可改變離合器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。電磁調(diào)速電動機的調(diào) 速特點：裝置結(jié)構(gòu)及控制線路簡單、運行可靠、維修方便； 調(diào)速平滑、無級調(diào)速；對電網(wǎng)無諧影響； 速度失大、效率低。本方法適用于中、小功率，要求平滑動、短時低速運行的生產(chǎn)機械。七、液力耦合器調(diào)速方法 液力耦合器是一種液力傳動裝置，一般由泵輪和渦輪組成，它們統(tǒng)稱工作輪，放在密封殼體中。殼中充入 一定量的工作液體，當泵輪在原動機帶動下旋轉(zhuǎn)時，處于其中的液體受葉片推動而旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下 沿著泵輪外環(huán)進入渦輪時，就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力，使其帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)。液力耦合器的動 力轉(zhuǎn)輸能力與殼內(nèi)

9、相對充液量的大小是一致的。 在工作過程中， 改變充液率就可以改變耦合器的渦輪轉(zhuǎn)速， 作到無級調(diào)速，其特點為：功率適應(yīng)范圍大，可滿足從幾十千瓦至數(shù)千千瓦不同功率的需要； 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，使用及維修方便，且造價低； 尺寸小，能容大；控制調(diào)節(jié)方便，容易實現(xiàn)自動控制。 本方法適用于風機、水泵的調(diào)速。直流電動機參數(shù)術(shù)語解釋直流電動機作為機電執(zhí)行元部件，內(nèi)部有一個閉合的主磁路。主磁通在主磁路中流動，同時與第二個電路 交鏈，其中一個電路是用以產(chǎn)生磁通的，稱為激磁電路，另外一個是用來傳遞功率，稱為功率回路或者電 樞回路。現(xiàn)行的直流電動機都是旋轉(zhuǎn)電樞式，也就是說激磁繞組及其所包圍的鐵芯組成的磁極為定子，帶

10、換向單元的電樞繞組和電樞鐵芯結(jié)合構(gòu)成直流電動機的轉(zhuǎn)子。1 .轉(zhuǎn)矩：電動機得以旋轉(zhuǎn)的力矩，單位為 kg .m 或N. m ;2轉(zhuǎn)矩系數(shù)：電動機所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的比例系數(shù)，一般表示每安培電樞電流所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大??；3 .摩擦轉(zhuǎn)矩：電刷、軸承、換向單元等因摩擦而引起的轉(zhuǎn)矩損失；4. 啟動轉(zhuǎn)矩：電動機啟動時所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩；5 .轉(zhuǎn)速：電動機旋轉(zhuǎn)的速度，工程單位為r/min ，即轉(zhuǎn)每分，在國際單位制中為rad/s，即弧每秒；6電樞電阻：電樞內(nèi)部的電阻，在有刷電動機里一般包括電刷與換向器之間的接觸電阻，由于電 阻中流過電流時會發(fā)熱，因此總希望電樞電阻盡量小些；7電樞電感：因為電樞繞組是由金屬線圈構(gòu)成，必然存在

11、電感，從改善電動機運行性能的角度來 說，電樞電感越小越好。8.電氣時間常數(shù)：電樞電流從零開始達到穩(wěn)定值的63.2%時所經(jīng)歷的時間。測定電氣時間常數(shù)時，電動機應(yīng)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)并施加階躍性質(zhì)的驅(qū)動電壓。電氣時間常數(shù)工程上常常利用電樞繞組的電阻Ra和電感La求出：Te=La / Ra9機械時間常數(shù)：電動機從啟動到轉(zhuǎn)速達到空載轉(zhuǎn)速的63.2%時所經(jīng)歷的時間。測定機械時間常數(shù)時，電動機應(yīng)處于空載運行狀態(tài)并施加階躍性質(zhì)的階躍電壓。機械時間常數(shù)工程上常常利用電動機轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)動慣量J和電樞電阻Ra以及電動機反電動勢系數(shù)Ke、轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kt求出：Tm=J * Ra/Ke * Kt10轉(zhuǎn)動慣量：具有質(zhì)量的物體維持其固

12、有運動狀態(tài)的一種性質(zhì)。11. 反電動勢系數(shù)：電動機旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組內(nèi)部切割磁力線所感應(yīng)的電動勢相對于轉(zhuǎn)速的比例 系數(shù)，也稱為發(fā)電系數(shù)或感應(yīng)電動勢系數(shù)。12. 功率密度：電動機每單位質(zhì)量所能獲得的輸出功率值，功率密度越大，電動機的有效材料的 利用率就越高。13. 轉(zhuǎn)子： rotor14. 定子： stator15. 電樞： armature16. 勵磁：excitati on同步電動機的原理 同步電動機是屬于交流電機，定子繞組與異步電動機相同。它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁 場的速度是一樣的，所以稱為同步電動機。正由于這樣，同步電動機的電流在相位上是超前于電壓的，即 同步電動機是一個容

13、性負載。為此，在很多時候，同步電動機是用以改進供電系統(tǒng)的功率因素的。同步電動機在結(jié)構(gòu)上大致有兩種：1 、轉(zhuǎn)子用直流電進行勵磁。這種電動機的轉(zhuǎn)子如圖 1 所示，從圖中可看出來，它的轉(zhuǎn)子做成顯極式的，安裝在磁極鐵芯上面的 磁場線圈是相互串聯(lián)的，接成具有交替相反的極性，并有兩根引線連接到裝在軸上的兩只滑環(huán)上面。磁場 線圈是由一只小型直流發(fā)電機或蓄電池來激勵， 在大多數(shù)同步電動機中， 直流發(fā)電機是裝在電動機軸上的， 用以供應(yīng)轉(zhuǎn)子磁極線圈的勵磁電流。由于這種同步電動機不能自動啟動，所以在轉(zhuǎn)子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動機啟動之用。鼠籠 繞組放在轉(zhuǎn)子的周圍，結(jié)構(gòu)與異步電動機相似。當在定子繞組通上三相交流電

14、源時，電動機內(nèi)就產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場，鼠籠繞組切割磁力線而產(chǎn)生 感應(yīng)電流，從而使電動機旋轉(zhuǎn)起來。電動機旋轉(zhuǎn)之后，其速度慢慢增高到稍低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，此時轉(zhuǎn) 子磁場線圈經(jīng)由直流電來激勵，使轉(zhuǎn)子上面形成一定的磁極，這些磁極就企圖跟蹤定子上的旋轉(zhuǎn)磁極，這 樣就增加電動機轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)為止。2 、轉(zhuǎn)子不需要勵磁的同步電機 轉(zhuǎn)子不勵磁的同步電動機能夠運用于單相電源上，也能運用于多相電源上。這種電動機中，有一種的定子繞組與分相電動機或多相電動機的定子相似，同時有一個鼠籠轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子的表面切成平面，如圖2 所示。所以是屬于顯極轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子磁極是由一種磁化鋼做成的，而且能夠經(jīng)常保持磁性。鼠籠繞

15、組是用 來產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩的，而當電動機旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子顯極就跟住定子線圈的電流頻率而達到同步。 顯極的極性是由定子感應(yīng)出來的，因此它的數(shù)目應(yīng)和定子上極數(shù)相等，當電動機轉(zhuǎn)到它應(yīng)有的速度時，鼠 籠繞組就失去了作用，維持旋轉(zhuǎn)是靠著轉(zhuǎn)子與磁極跟住定子磁極，使之同步。同步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu) （圖）1 結(jié)構(gòu)同步電機有旋轉(zhuǎn)磁極式和旋轉(zhuǎn)電樞式兩種結(jié)構(gòu)形式。由于旋轉(zhuǎn)磁極式具有轉(zhuǎn)子重量小、制造工 藝較簡單、通過電刷和滑環(huán)的電流較小等優(yōu)點，大中容量的同步電動機多采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)。根據(jù)轉(zhuǎn)子 形狀的不同， 旋轉(zhuǎn)磁極式又可分為凸極式和隱極式兩種， 如圖 6.1 所示。 凸極式多用于要求低轉(zhuǎn)速的場合， 其轉(zhuǎn)

16、子粗而短，氣隙不均勻。隱極式多用于要求高轉(zhuǎn)速的場合，其轉(zhuǎn)子細而長，氣隙均勻。Q Q QpQQ(a) ihi極式(b)隱極式勺6.1同步電動機的結(jié)構(gòu)示意圖同步電機與其他旋轉(zhuǎn)電機一樣，由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機的定子主 要由機座、鐵心和定子繞組構(gòu)成。為減小磁滯和渦流損耗，定子鐵心采用薄硅鋼片疊裝而成，定子鐵心的 內(nèi)表面嵌有在空間上對稱的三相繞組。轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸、滑環(huán)、鐵心和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。為兼顧導(dǎo)磁性能和 機械強度的要求，轉(zhuǎn)子鐵心常采用高強度合金鋼鍛制而成。轉(zhuǎn)子鐵心上裝有勵磁繞組，其兩個出線端與兩 個滑環(huán)分別相接。為便于啟動，凸極式轉(zhuǎn)子磁極的表面還裝有用黃銅制成的導(dǎo)條，在磁極的兩個

17、端面分別 用一個銅環(huán)將導(dǎo)條連接起來構(gòu)成一個不完全的籠形啟動繞組。2工作原理同步電動機工作時，定子的三相繞組中通入三相對稱電流，轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通入直流電流。在定子三相對稱繞組中通入三相交變電流時，將在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通入 直流電流時，將產(chǎn)生極性恒定的靜止磁場。若轉(zhuǎn)子磁場的磁極對數(shù)與定子磁場的磁極對數(shù)相等，轉(zhuǎn)子磁場 因受定子磁場磁拉力作用而隨定子旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子以等同于旋轉(zhuǎn)磁場的速度、方向旋轉(zhuǎn)，這就 是同步電動機的基本工作原理。定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的速度為，稱為同步轉(zhuǎn)速。它的大小只決定于電源頻率的大小和定、轉(zhuǎn)子的極對數(shù) p,不會因負載變化而改變。定子旋轉(zhuǎn)磁場或轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方

18、向決定于通入定子繞組的三 相電流相序，改變其相序即可改變同步電動機的旋轉(zhuǎn)方向。同步電動機的工作原理同步電動機的原理同步電動機是屬于交流電機，定子繞組與異步電動機相同。它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與定子繞 組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的速度是一樣的，所以稱為同步電動機。正由于這樣，同步電動機的電流在相位上是 超前于電壓的，即同步電動機是一個容性負載。為此，在很多時候，同步電動機是用以改進供電系統(tǒng)的功 率因素的。同步電動機在結(jié)構(gòu)上大致有兩種：1、轉(zhuǎn)子用直流電進行勵磁。這種電動機的轉(zhuǎn)子做成顯極式的，安裝在磁極鐵芯上面的磁場線圈是相互 串聯(lián)的，接成具有交替相反的極性，并有兩根引線連接到裝在軸上的兩只滑環(huán)上面。磁場線圈是由一

19、只小 型直流發(fā)電機或蓄電池來激勵，在大多數(shù)同步電動機中，直流發(fā)電機是裝在電動機軸上的，用以供應(yīng)轉(zhuǎn)子 磁極線圈的勵磁電流。由于這種同步電動機不能自動啟動，所以在轉(zhuǎn)子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動機啟動之用。鼠籠繞組 放在轉(zhuǎn)子的周圍，結(jié)構(gòu)與異步電動機相似。當在定子繞組通上三相交流電源時，電動機內(nèi)就產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場，鼠籠繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng) 電流，從而使電動機旋轉(zhuǎn)起來。電動機旋轉(zhuǎn)之后，其速度慢慢增高到稍低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，此時轉(zhuǎn)子磁 場線圈經(jīng)由直流電來激勵，使轉(zhuǎn)子上面形成一定的磁極，這些磁極就企圖跟蹤定子上的旋轉(zhuǎn)磁極，這樣就 增加電動機轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)為止。2、轉(zhuǎn)子不需要勵磁的同

20、步電機 轉(zhuǎn)子不勵磁的同步電動機能夠運用于單相電源上，也能運用于多相電源上。這種電動機中，有一種的定 子繞組與分相電動機或多相電動機的定子相似，同時有一個鼠籠轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子的表面切成平面。所以是屬 于顯極轉(zhuǎn)子， 轉(zhuǎn)子磁極是由一種磁化鋼做成的， 而且能夠經(jīng)常保持磁性。 鼠籠繞組是用來產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩的， 而當電動機旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子顯極就跟住定子線圈的電流頻率而達到同步。顯極的極性是由定子 感應(yīng)出來的， 因此它的數(shù)目應(yīng)和定子上極數(shù)相等， 當電動機轉(zhuǎn)到它應(yīng)有的速度時， 鼠籠繞組就失去了作用， 維持旋轉(zhuǎn)是靠著轉(zhuǎn)子與磁極跟住定子磁極，使之同步。發(fā)電機簡介一、汽輪發(fā)電機絕緣結(jié)構(gòu)簡介：汽輪發(fā)電機是雙環(huán)氧玻璃

21、紗包多股扁銅線。其絕緣有“B'級和“F兩種。其絕緣又分為股間絕緣、排間絕緣、層間絕緣、對地絕緣及繞組端部絕緣。其填充料為石英粉、環(huán)氧樹脂和云母粉加環(huán)氧樹脂。通 過加熱、擠壓成型，然后涂刷半導(dǎo)體漆和絕緣漆。汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組的匝間絕緣是用玻璃漆布和環(huán)氧樹脂制成的板條構(gòu)成的，其槽間絕緣是用玻璃漆布和環(huán)氧樹脂制成的 “ U型材料。其中匝間絕緣板中有和繞組通風孔相同的風孔。汽輪發(fā)電機的定子貼心是由 0.5mm或0.35mm厚的硅鋼片疊加而成的。因為定子鐵心中磁場是交變的，為了減少鐵心的渦流損耗，硅鋼片間也需要加以絕緣。其絕緣結(jié)構(gòu)主要是起消除環(huán)流作用的，所以每 片硅鋼片之間要噴涂均勻的絕緣漆。汽

22、輪發(fā)電機在長期運行過程中，由于受到電、熱、機槭力的作用和不同環(huán)境條件的影響，絕緣會逐漸 老化，以至喪失其應(yīng)有的絕緣性能，因而使發(fā)電機不能繼續(xù)安全的運行。汽輪發(fā)電機常見的故障如定 子相間短路、定子匝間短路、定子接地以及轉(zhuǎn)子匝間短路和接地等事故均是因為絕緣損害所造成的。 汽輪發(fā)電機故障的檢修內(nèi)容大都是對絕緣結(jié)構(gòu)的檢查、修復(fù)和更換。因此對于從事發(fā)電機檢修工作的 人員來說，了解汽輪發(fā)電機繞組的絕緣結(jié)構(gòu)，掌握各種常用絕緣的性能及施工工藝是十分必要的。二、汽輪發(fā)電機繞組絕緣結(jié)構(gòu)的基本要求：1、耐熱性： 汽輪發(fā)電機再運行中要發(fā)熱，導(dǎo)致其溫度升高，因而要求其絕緣能耐高溫，既要求繞組絕緣應(yīng)采用相 應(yīng)耐熱等級的絕

23、緣材料。汽輪發(fā)電機常用的絕緣材料一般為啊A、 EB、 F、 H 五個耐熱等級。各級絕緣材料允許最高溫度已經(jīng)在絕緣材料里介紹過了，這里就不在論述。汽輪發(fā)電機絕緣的壽命隨工作溫 度升高而急劇下降，運行中繞組絕緣最熱點的溫度不得超過規(guī)定。普通汽輪發(fā)電機繞組的絕緣一般選用 B 級。其耐熱溫度為 130度。2、耐電性： 汽輪發(fā)電機的繞組絕緣要長期處在幾千伏到幾萬伏的強電場作用之下，所以必須要具有很好的耐電性 能。耐電性能是指耐電強度和耐電暈性能而言，耐電強度通常用單位厚度絕緣的擊穿電壓來衡量。 汽輪發(fā)電機在運行中，受工作電壓的長期作用同時又受到大氣過電壓和內(nèi)部過電壓沖擊波的瞬時作 用，當電壓達到某一值時

24、，絕緣將產(chǎn)生電擊穿、熱擊穿或化學擊穿的現(xiàn)象。這個擊穿電壓值與絕緣的 厚度、溫度、散熱條件以及本身老化程度和固有缺陷等許多因素有關(guān)。所以隨著絕緣厚度增加，材料 利用率有所下降。因此，繞組絕緣厚度也不是可以隨意增加的。3、耐電暈性：在 6KV 及以上的汽輪發(fā)電機定子繞組，在運行中都可能發(fā)生電暈現(xiàn)象，即由于絕緣表面電場分布的 不均勻，則在局部電場強度達到一定數(shù)值時，其周圍氣體局部電離，產(chǎn)生輝光放電，就叫電暈。電暈 將產(chǎn)生熱效應(yīng)和臭氧，氮等化合物，同時損壞絕緣。因此對電壓在 6KV 以上的汽輪發(fā)電機繞組均要 采取防電暈措施。良好的絕緣在直流電壓作用下形成三種電流，電容充電形成的電容電流，介質(zhì)極化形成的

25、吸收電流和 傳導(dǎo)電流。由于電容和吸收電流隨所加的電壓時間增加而衰減，因而測得的絕緣電阻隨加壓時間的增 加而增大，這種絕緣電阻隨加壓時間的增加而增大的現(xiàn)象稱為絕緣的吸收現(xiàn)象，這部分電流叫做吸收 電流。當絕緣受潮污損時，傳導(dǎo)電流成份大大增加，吸收現(xiàn)象變得不明顯。于是可以利用吸收現(xiàn)象來 判別絕緣是否受潮。所謂吸收比就是指加壓60s 時的絕緣電阻與加壓 15s 時絕緣電阻阻值之比。4、介質(zhì)損失角：在外施交流電壓下，絕緣將產(chǎn)生介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗的存在使流過絕緣的安全電流超前于外施電壓的 相位角略小于 90 度，由于介質(zhì)損耗的存在，會使絕緣發(fā)熱，因此對于高壓汽輪發(fā)電機，其絕緣層厚、 散熱差，必須嚴格控制其

26、介質(zhì)損耗，以防止因介質(zhì)損耗過大而發(fā)生熱擊穿的絕緣損壞事故。5、機槭性能：在運行中， 汽輪發(fā)電機繞組的絕緣要求受頻率為 100Hz 的電磁力的頻振作用， 因而引起汽輪發(fā)電機繞 組振動。尤其是在三相突然短路形成的強大電流沖擊下，繞組絕緣槽部和端部將受到強大電磁力的作 用，有可能使其定子繞組損壞， 甚至嚴重損壞。 因此， 要求其繞組的絕緣結(jié)構(gòu)要具有良好的機槭性能， 繞組的槽部和端部要固定牢靠、結(jié)實，以限制其變形。二、定子繞組的絕緣結(jié)構(gòu)： 汽輪發(fā)電機定子繞組的結(jié)構(gòu)有兩種形式，一種是框式，另一種為條式。所謂框式線圈既把兩個線圈邊 和端部都做在一起如框型。這種線圈因成型、嵌線都很麻煩，目前大中型汽輪發(fā)電機

27、中已不采用。 條式線圈稱為線棒，他的元件僅為一個線圈邊。一般中型以上汽輪發(fā)電機都采用這種線棒，其每槽內(nèi) 嵌入兩個線圈邊。1、股間絕緣： 條式線圈由多股銅線并聯(lián)而成，同時為使各股導(dǎo)線的感應(yīng)電勢均衡，以防止形成環(huán)流，所以股間不僅 要有絕緣，而且還要經(jīng)過換位嵌放。股間絕緣的損壞造成股間短路，會失去換位效果。短路嚴重時會 使線棒局部過熱，引起線棒主絕緣損壞。為了實現(xiàn)股間絕緣和換位的效果，其股間絕緣一般采用一根 絕緣銅線與一根裸銅線相間編織的方式。股間絕緣材料多為醇酸樹脂侵漬的玻璃絲。在換位處絕緣易 損壞，應(yīng)加墊絕緣薄塊，并進行膠化，使其完全膠固成一個整體，然后再包主絕緣。2、排間絕緣和層間絕緣： 同一

28、線棒的兩排銅線之間的直線部分需墊用環(huán)氧酚醛玻璃絲板，端部墊以醇酸玻璃軟云母板，構(gòu)成排 間絕緣，同一槽內(nèi)上、下線棒之間墊以酚醛玻璃板構(gòu)成層間絕緣。3、對地絕緣： 由多股銅線組成線棒的線心經(jīng)過膠化成型之后，外面再包敷多層云母帶組成對地絕緣。對地絕緣是線 棒的主絕緣，其質(zhì)量好壞將決定汽輪發(fā)電機能否可靠運行，所以應(yīng)特別注意檢查與試驗。汽輪發(fā)電機 線棒主絕緣必須采用機槭強度高，化學性能穩(wěn)定、耐高溫和電氣絕緣性能好的材料，目前主要使用云 母和云母制品。線棒主絕緣有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是烘卷式絕緣，另一種是連續(xù)式絕緣。由于烘卷式絕緣有較大的缺 點，目前我國已不采用。檢修老型號汽輪發(fā)電機時，可能會遇到這種絕緣結(jié)

29、構(gòu)，屆時可以查閱有關(guān)資 料、檢修記錄、檢修總結(jié)來確定檢修方案。連續(xù)式絕緣的槽部及端部都是由云母帶連續(xù)包繞的，然后侵膠而成。這種絕緣最大的優(yōu)點是槽部與端部絕緣之間沒有接頭，也就沒有了烘卷式絕緣的弱點，因此連續(xù)式絕緣得到廣泛的應(yīng)用。在主絕緣層的外面 ,為了防止絕緣的損壞 ,還要添加一層保護層 .保護層采用的是無堿玻璃絲帶 ,在直接 線部分應(yīng)平包 ,在端部應(yīng)用半疊繞的方式。為了改善槽部元件四個棱角的電場集中現(xiàn)象，常在元件上下兩窄面充填半導(dǎo)體材料，相當于增大了導(dǎo) 體的圓角半徑，從而消弱了該處電場集中效應(yīng)，來提高絕緣安全運行的環(huán)境水平。4、端部絕緣結(jié)構(gòu)和斜邊間隙： 對于采用連續(xù)式絕緣結(jié)構(gòu)的線圈，其端部的

30、絕緣厚度可以比槽部絕緣厚度減薄20%或更多一些。端部斜邊間隙不但要考慮通風散熱，嵌線操作方便，還要注意異相間隙，起防電暈電壓以及在耐壓試驗時 不發(fā)生閃絡(luò)。5、線圈端部連接絕緣及端部絕緣間距： 線圈端部連接有連接線、銅排引線、極間連線和冷卻水管，固定件包括端部支架和端箍。對于大容量 汽輪發(fā)電機， 其端部連接件絕緣一般采用 5438-1 玻璃粉云母帶半疊繞包絕緣， 最后再半疊繞包一層包 帶。并頭套的絕緣一般采用環(huán)氧玻璃纖維壓制的絕緣盒， 套在外面。 盒內(nèi)的填充料為環(huán)氧樹脂和石英粉等。 為了滿足嵌線的工藝要求和防止耐壓試驗時對地放電，線圈端部絕緣間距應(yīng)符合汽輪發(fā)電機安全運行 的要求。6、電暈及其防止

31、： 高壓汽輪發(fā)電機定子線圈在通風口及端部出槽口處絕緣表面的電場分布是不均勻的，容易發(fā)生電暈現(xiàn) 象。當線圈絕緣表面經(jīng)低電阻防暈層處理后，電場分布變得較為均勻這樣就基本上可以避免電暈的產(chǎn) 生。防暈層處理可以在線棒直線部分主絕緣的表面先涂刷一層半導(dǎo)體漆至伸出槽口 40 至 50mm 處為止。 然后平包一層無堿玻璃絲帶，再涂刷一次半導(dǎo)體漆，并讓漆滲入玻璃絲帶內(nèi)。再線圈端部也先涂一層 半導(dǎo)體漆，使之與槽絕緣重疊 10-20mm 。然后半疊包一層玻璃絲帶，再在外面涂一次半導(dǎo)體漆即可。三、隱極式轉(zhuǎn)子繞組絕緣結(jié)構(gòu)： 這里只以氣體外冷的隱極式轉(zhuǎn)子繞組為例，氣體外冷式隱極轉(zhuǎn)子繞組的絕緣結(jié)構(gòu)其轉(zhuǎn)子繞組由裸扁銅 線繞

32、制而成，匝間絕緣用環(huán)氧玻璃布板或復(fù)合紙墊條外包薄膜粘帶構(gòu)成。槽襯可用塑性槽襯，也可用 環(huán)氧玻璃剛性槽襯，楔下墊條及槽底墊條均采用環(huán)氧玻璃布板制成。隱極式轉(zhuǎn)子的端部線圈絕緣是環(huán) 氧玻璃布板制成的弧型瓦塊。其匝間絕緣是環(huán)氧玻璃布墊塊等組成的。異步電動機的保護異步電動機的保護是個復(fù)雜的問題。在實際使用中，應(yīng)按照電動機的容量、型式、控制方式和配電設(shè)備等 不同來選擇相適應(yīng)的保護裝置及起動設(shè)備。電動機的保護與控制關(guān)系電動機的保護往往與其控制方式有一定關(guān)系，即保護中有控制，控制中有保護。如電動機直接起動時， 往往產(chǎn)生 4 7 倍額定電流的起動電流。若由接觸器或斷路器來控制，則電器的觸頭應(yīng)能承受起動電流的 接

33、通和分斷考核，即使是可頻繁操作的接觸器也會引起觸頭磨損加劇，以致?lián)p壞電器；對塑料外殼式斷路 器，即使是不頻繁操作，也很難達到要求。因此，使用中往往與起動器串聯(lián)在主回路中一起使用，此時由 起動器中的接觸器來承載接通起動電流的考核，而其他電器只承載通常運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的電動機過載電流分斷 的考核，至于保護功能，由配套的保護裝置來完成。此外，對電動機的控制還可以采用無觸點方式，即采用軟起動控制系統(tǒng)。電動機主回路由晶閘管來接 通和分斷。 有的為了避免在這些元件上的持續(xù)損耗， 正常運行中采用真空接觸器承載主回路 （并聯(lián)在晶閘管 上）負載。 這種控制有程控或非程控； 近控或遠控； 慢速起動或快速起動等多種方式。

34、 另外，依賴電子線路， 很容易做到如電子式繼電器那樣的各種保護功能。電動機保護裝置電動機的損壞主要是繞組過熱或絕緣性能降低引起的，而繞組的過熱往往是流經(jīng)繞組的電流過大引起 的。對電動機的保護主要有電流、溫度檢測兩大類型。下面結(jié)合產(chǎn)品作些介紹。1電流檢測型保護裝置（1）熱繼電器利用負載電流流過經(jīng)校準的電阻元件，使雙金屬熱元件加熱后產(chǎn)生彎曲，從而使繼電器的觸 點在電動機繞組燒壞以前動作。其動作特性與電動機繞組的允許過載特性接近。熱繼電器雖則動作時間準 確性一般，但對電動機可以實現(xiàn)有效的過載保護。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計的不斷完善和改進，除有溫度補償外，它 還具有斷相保護及負載不平衡保護功能等。例如從 ABB

35、公司引進的 T 系列雙金屬片式熱過載繼電器；從 西門子引進的 3UA5 、3UA6 系列雙金屬片式熱過載繼電器； JR20 型、 JR36 型熱過載繼電器，其中 Jn36 型為二次開發(fā)產(chǎn)品，可取代淘汰產(chǎn)品 JRl6 型。（2）帶有熱 磁脫扣的電動機保護用斷路器熱式作過載保護用，結(jié)構(gòu)及動作原理同熱繼電器，其雙金屬 熱元件彎曲后有的直接頂脫扣裝置，有的使觸點接通，最后導(dǎo)致斷路器斷開。電磁鐵的整定值較高，僅在 短路時動作。 其結(jié)構(gòu)簡單、 體積小、 價格低、 動作特性符合現(xiàn)行標準、 保護可靠， 故日前仍被大量采用 特 別是小容量斷路器尤為顯著。 例如從 ABB 公司引進的 M611 型電動機保護用斷路

36、器， 國產(chǎn) DWl5 低壓萬能 斷路器（200630A）、S系列塑殼斷路器（100、200、400入）。（3）電子式過電流繼電器通過內(nèi)部各相電流互感器檢測故障電流信號，經(jīng)電子電路處理后執(zhí)行相應(yīng)的動 作。電子電路變化靈活，動作功能多樣，能廣泛滿足各種類型的電動機的保護。其特點是： 多種保護功能。主要有三種：過載保護，過載保護十斷相保護，過載保護十斷相保護+反相保護。 動作時間可選擇（符合GB14048 . 493標準）。標準型（10級）:7. 2ln（In為電動機額定電流）,4 10s動作，用于標準電動機過載保護，速動型 （10A級）: 7. 2ln時，2 10s動作，用于潛水電動機或壓縮電動機

37、過載保護。慢動型（30級）:7. 2ln時，9 30s動作，用于如鼓風機電機等起動時間長的電動機過載保護。 電流整定范圍廣。其最大值與最小值之比一般可達34倍，甚至更大倍數(shù)（熱繼電器為1 . 56倍），特別適用于電動機容量經(jīng)常變動的場合（例如礦井等 ）。 有故障顯示。由發(fā)光二極管顯示故障類別，便于檢修。（4）固態(tài)繼電器它是一種從完成繼電器功能的簡單電子式裝置發(fā)展到具有各種功能的微處理器裝置。 其成本和價格隨功能而異， 最復(fù)雜的繼電器實際上只能用于較大型、 較昂貴的電動機或重要場合。 它監(jiān)視、 測量和保護的主要功能有: 最大的起動沖擊電流和時間； 熱記憶； 大慣性負載的長時間加速； 斷相或不平衡

38、相電流； 相序； 欠電壓或過電壓； 過電流 （過載）運行； 堵轉(zhuǎn)； 失載 （機軸斷裂，傳送帶斷開或泵空吸造成工作電流下跌）； 電動機繞組溫度和負載的軸承溫度；超速或失速。上述每一種信息均可編程輸入微處理器， 主要是加上需要的時限， 以確保在電動機起動或運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn) 生損壞之前， 將電源切斷。 還可用發(fā)光二極管或數(shù)字顯示故障類別和原因， 也可以對外向計算機輸出數(shù)據(jù)。（5）帶有電子式脫扣的電動機保護用斷路器其動作原理類同上述電子式過電流繼電器或固態(tài)繼電器。功 能主要有:電路參量顯示 （電流、電壓、功率、功率因數(shù)等 ），負載監(jiān)控 （按規(guī)定切除或投入負載 ），多種保護 特性（指數(shù)曲線反時限、 l2t

39、曲線反時限、定時限或其組合 ），故障報警，試驗功能，自診斷功能，通信功能 等。產(chǎn)品如施耐德電氣公司生產(chǎn)的 M 系列低壓斷路器。（6）軟起動器軟起動器的主電路采用晶閘管，控制其分斷或接通的保護裝置一般做成故障檢測模塊，用 來完成對電動機起動前后的異常故障檢測，如斷相、過熱、短路、漏電和不平衡負載等故障，并發(fā)出相應(yīng)的動作指令。其特點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用單片機即可完成，適用于工業(yè)控制。2溫度檢測型保護裝置(1) 雙金屬片溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中。 當電動機過載使繞組溫度升高至接近極限值時， 帶有 一觸頭的雙金屬片受熱產(chǎn)生彎曲，使觸點斷開而切斷電路。產(chǎn)品如 JW2 溫度繼電器。(2) 熱保護器

40、它是裝在電動機本體上使用的熱動式過載保護繼電器。 與溫度繼電器不同的是帶 2 個觸頭的 碗形雙金屬片作為觸橋串在電動機回路，既有流過的過載電流使其發(fā)熱，又有電動機溫度使其升溫，達到 一定值時，雙金屬片瞬間反跳動作，觸點斷開，分斷電動機電流。它可作小型三相電動機的溫度、過載和 斷相保護。產(chǎn)品如 sPB、 DRB 型熱保護器。(3) 檢測線圈測溫電動機定子每相繞組中埋入12 個檢測線圈，由自動平衡式溫度計來監(jiān)視繞組溫度。(4) 熱敏電阻溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中， 一旦超過規(guī)定溫度， 其電阻值急劇增大 101000 倍。 使用時，配以電子電路檢測，然后使繼電器動作。產(chǎn)品如 JW9 系列船用電

41、子溫度繼電器。 保護裝置與異步電動機的協(xié)調(diào)配合為了確保異步電動機的正常運行及對其進行有效的保護，必須考慮異步電動機與保護裝置之間的協(xié)調(diào)配 合。特別是大容量電網(wǎng)中使用小容量異步電動機時，保護的協(xié)調(diào)配合更為突出。1過載保護裝置與電動機的協(xié)調(diào)配合(1) 過載保護裝置的動作時間應(yīng)比電動機起動時間略長一點。電動機過載保護裝置的特性只有躲開電動機 起動電流的特性，才能確保其正常運轉(zhuǎn)；但其動作時間又不能太長，其特性只能在電動機熱特性之下才能 起到過載保護作用。(2) 過載保護裝置瞬時動作電流應(yīng)比電動機起動沖擊電流略大一點。如有的保護裝置帶過載瞬時動作功 能，則其動作電流應(yīng)比起動電流的峰值大一些，才能使電動機

42、正常起動。(3) 過載保護裝置的動作時間應(yīng)比導(dǎo)線熱特性小一點，才能起到供電線路后備保護的功能。2過載保護裝置與短路保護裝置的協(xié)調(diào)配合一般過載保護裝置不具有分斷短路電流的能力。一旦在運 行中發(fā)生短路，需要由串聯(lián)在主電路中的短路保護裝置 ( 如斷路器或熔斷器等 )來切斷電路。若故障電流較 小，屬于過載范圍，則仍應(yīng)由過載保護裝置切斷電路。故兩者的動作之間應(yīng)有選擇性。短路保護裝置特性是以熔斷器作代表說明的，與過載保護特性曲線的交點電流為 Ij ，若考慮熔斷器特性 的分散性，則交點電流有Is及IB兩個，此時就要求Is及以下的過電流應(yīng)由過載保護裝置來切斷電路，lb及以上直到允許的極限短路電流則由短路保護裝

43、置來切斷電路，以滿足選擇性要求。顯然，在IsIB 范圍內(nèi)就很難確保有選擇性因此要求該范圍應(yīng)盡量小。從現(xiàn)行IEC標準規(guī)定來看，極限值為 Is= O. 75lj, Ib=1. 25IJ。目前過載保護裝置的額定接通和分斷能力均按0. 75IJ考核，顯然偏低一些，從 IEC標準修改的動向，今后有可能按 IJ 考核，以提高其可靠性。因此上述的協(xié)調(diào)配合應(yīng)既考慮其選擇性，又考慮其額 定接通和分斷能力。結(jié)語異步電動機的保護是涉及電氣裝置和機械設(shè)備可靠、 正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵之一。 直接檢測電動機繞組的溫度 來保護過載引起的過熱是很有效的保護方式，但由于需直接埋入電動機繞組里，價格較貴、維修困難等原 因，僅在部分頻繁

44、操作場合使用；從經(jīng)濟性考慮，采用電流檢測型更為有利，加熱繼電器仍是一種價廉、 簡單、可靠的電動機保護形式(從實際使用情況看，目前使用量占大多數(shù))；對動作性能要求較高及功能要求全或價格昂貴的大容量電動機保護，則可采用電子式或固態(tài)繼電器；對一般要求，則采用帶熱磁脫扣的電動機保護用斷路器更為實用。但不管采用何種保護裝置，必須考慮過載保護裝置與電動機、過載保護 裝置與短路保護裝置的協(xié)調(diào)配合電動機再起動技術(shù)1 前言隨著工業(yè)的發(fā)展，企業(yè)內(nèi)具有數(shù)千臺電動機的供配電系統(tǒng)已屢見不鮮。如此龐大的供配電系統(tǒng)發(fā)生故障的 概率是很高的，一旦發(fā)生故障就會造成幾十臺甚至幾百臺電動機停止運行。電動機通常是企業(yè)內(nèi)轉(zhuǎn)動設(shè)備 的主

45、要動力，大量電動機的停運將給企業(yè)造成很大經(jīng)濟損失及生產(chǎn)的混亂，特別是大型連續(xù)化生產(chǎn)要求非 常高的危急企業(yè)，還可能引發(fā)其他設(shè)備及人身事故，損失更為嚴重。目前電動機再起動的方法及技術(shù)有許 多種，而且各有千秋，如何根據(jù)經(jīng)濟技術(shù)比較確定企業(yè)需要的電動機再起動方法與技術(shù)是一個擺在我們面 前的關(guān)鍵問題。2 供配電系統(tǒng)故障對電動機供電回路的影響 電動機的再起動過程分為兩部分，即：當供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時電動機開始失速；故障切除電源恢復(fù)后電 動機再加速至原轉(zhuǎn)速。分析電動機再起動技術(shù)應(yīng)首先了解供配電系統(tǒng)故障對電動機供電回路的影響。 供配電系統(tǒng)故障的不同對電動機供電回路的影響也不一樣，再起動處理的方法也應(yīng)有區(qū)別。供

46、配電系統(tǒng)故 障分單相接地、兩相短路、三相短路、對稱及不對稱等多種故障形式，但對電動機供電回路的影響主要取 決于故障的時間及電壓降低的幅度。2 .1 瞬時欠壓瞬時欠壓(Voltage Sag)是瞬時的電壓降低，而不是電壓的消失，其過程分為電壓降低與電壓恢復(fù)兩部分。 供配電系統(tǒng)發(fā)生故障的瞬時，由于感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子的磁鏈不能突變，原有的電流將繼續(xù)存在，并在定子繞 組端子間感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓并不立即下降，而且能保持相當長時間，此電壓稱為殘余電壓。由于殘余 電壓的存在，如果電源斷開后，很快又再次合閘，將出現(xiàn)較大的合閘沖擊電流及沖擊轉(zhuǎn)矩，沖擊大小由合 閘瞬間電動機的殘余電壓大小及相位決定。根據(jù)電動機殘余電

47、壓衰減的不同瞬時欠壓可分為斷電故障、近 距離短路故障和遠距離短路三種形式： 斷電故障是指電動機群與供配電系統(tǒng)斷開所引起的故障。發(fā)生的原因重要是誤操作。例如，誤將運行變電 所的電源斷開。斷電故障時，由于電動機轉(zhuǎn)子中的電磁能沒有任何消耗，電動機殘余電壓衰減的很慢。斷 電故障在瞬時欠壓中發(fā)生的概率最低。近距離短路故障是指在與電動機電氣距離較近處發(fā)生的短路故障。在近距離短路故障時，電動機轉(zhuǎn)子中的 電磁能因向短路點提供短路電流而很快衰減，因此殘余電壓衰減的也很快。近距離短路故障在瞬時欠壓中 的發(fā)生率較高。遠距離短路故障是指在與電動機電氣距離較遠處發(fā)生的短路故障。在遠距離短路故障時，電動機轉(zhuǎn)子中的 電磁能

48、也因向短路點提供短路電流而有所衰減，殘余電壓衰減的較快，但比近距離短路故障衰減的慢些。 遠距離短路故障在瞬時欠壓中的發(fā)生率最高。電動機的殘余電壓不僅與短路故障的電氣距離有關(guān)而且還與故障的形式有關(guān)，如果供配電系統(tǒng)內(nèi)具有補償電容器將會降低殘余電壓的衰減速度。為了防止由于殘余電壓的存在對電動機所產(chǎn)生的沖擊，BZT (備用電源自動投入)等保護應(yīng)在電動機母線電壓衰減小于 0.33 pu V/HZ 時才能動作，或作用于電源電壓與電動機殘余電壓之間的相差小于30°內(nèi)。電動機殘余電壓衰減速度直接影響采用小于 0.33 pu V/HZ 保護的動作時間， 以及電動機母線電壓的恢復(fù)及電 動機再起動的時間。

49、瞬時欠壓時因電壓快速恢復(fù)會發(fā)生僅部分電動機停運的情況，此時電動機再起動技術(shù)的處理應(yīng)是躲過電動 機殘余電壓的影響，然后立即將停運的電動機直接再起動。2.2 短時失壓 短時失壓與瞬時欠壓的區(qū)別在于殘余電壓是否消失。短時失壓是電壓降低至消失而后電壓才恢復(fù)。產(chǎn)生的 原因主要是繼電保護時差配合等原因無法實現(xiàn)快速切除故障。故障發(fā)生瞬間，電動機的電流與轉(zhuǎn)矩陡然增 大，然后逐漸振蕩衰減，而殘余電壓和轉(zhuǎn)速也開始逐漸下降。電源恢復(fù)瞬間，電動機的電流與轉(zhuǎn)矩也會迅 速增大，然后逐漸振蕩衰減，而轉(zhuǎn)速也開始逐漸上升，經(jīng)過短時的振蕩后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。供配電系統(tǒng)發(fā)生短時失壓時，低壓電動機交流接觸器已斷開，非再起動的高壓電動

50、機均跳閘，電動機轉(zhuǎn)速 下降很多， 此時 BZT 等保護可立即動作。 母線電壓恢復(fù)后， 電動機再起動技術(shù)的處理應(yīng)是將全部參加再起 動的電動機再起動，但采用的電動機再起動方法與技術(shù)不同再起動的過程也各異。2.3 長期失壓長期失壓是指供配電系統(tǒng)電壓消失時間通常大于 10 秒的故障。當電動機所在的母線發(fā)生長期無法恢復(fù)的 故障時，電動機已全部停止運轉(zhuǎn)。為了防止電動機隨供配電系統(tǒng)的恢復(fù)同時再起動而造成的設(shè)備事故及人 身傷亡，必須清除全部電動機的再起動信息。3 電動機再起動方法 正常運行時記錄電動機的運行信息，供配電系統(tǒng)故障消除后，按故障前記錄的電動機運行信息重新起動電 動機即完成了電動機再起動。按電動機再

51、起動的過程中是否可以控制，再起動方法分為無控式與可控式兩 種。3.1 無控式再起動方法 在供配電系統(tǒng)故障后電壓恢復(fù)瞬時，按電動機的運行信息，立即將所有參加再起動的電動機全部同時再起 動既為無控式再起動方法。該方法電路簡單，使用電器元件很少，費用低，但存在如下缺點： 受到供配電系統(tǒng)容量的限制不能完成全部運行電動機均參加再起動。 可因電動機殘余電壓而產(chǎn)生電流及轉(zhuǎn)矩沖擊。由于多臺電動機同時起動會產(chǎn)生很大的非周期沖擊電流，可能造成變壓器跳閘，同時也會造成電動機端電 壓顯著下降，電動機最大轉(zhuǎn)矩低于負載轉(zhuǎn)矩，使再起動失敗。無法防止短時再次再起動以及再起動時間過長。3.2 可控式再起動方法 供配電系統(tǒng)故障時

52、，將電動機的運行信息做瞬時的記錄，供配電系統(tǒng)電壓恢復(fù)后，利用各種控制方法按電 動機的運行信息，逐步將全部停運的電動機分期分批地再起動既為可控式再起動方法。3.2.1 時差控制式電動機群分批再起動 時差控制式電動機群分批再起動方法是預(yù)先將全部參加再起動的電動機分為固定的多個批次，每臺電動機 固定在一個批次中，每批再起動電動機固定一個再起動時間，各批次再起動時間有一個時差，而且再起動 時間越長時差越大。時差控制式電動機群分批再起動的優(yōu)點是控制方法簡單，主要缺點是時差難以選擇。時差選大了會使再起 動過程拖延很長時間，最后一批再起動電動機幾乎是在完全停轉(zhuǎn)的情況下滿載起動，這使得許多電動機因 過電流而跳

53、閘；時差選小了會出現(xiàn)相鄰批次的再起動電流疊加，造成母線電壓下降。由于電動機的轉(zhuǎn)矩是 隨著端電壓平方成反比而變化的，電動機起動轉(zhuǎn)矩也會大幅度下降，再起動能耗增加，再起動的時間也隨 著端電壓的大幅度下降而更加延長，以致多批次再起動電流疊加，直至電源因過電流斷電，再起動失敗。 另外，供配電系統(tǒng)的故障是非常復(fù)雜的，故障切除后再起動電動機母線的電壓也是變化的，因此很難保證 不出現(xiàn)再起動電流疊加的現(xiàn)象。在一個變電所內(nèi)不是全部電動機都處在運行狀態(tài)，而是約有30%50%電動機處在備用狀態(tài)，對于所內(nèi)的每段母線運行的電動機臺數(shù)也是根據(jù)生產(chǎn)和設(shè)備的需要而變化的，電動機的運行狀態(tài)是隨機的，一般在裝 機容量的 30%8

54、0%之間，特殊情況可達到 10% 10 0 % 。但該控制方法只能按 100%再起動裝機容量來 安排批次和時差，如某批內(nèi)沒有運行電動機，該控制方法只能是空等一個時差。在供配電系統(tǒng)發(fā)生瞬時欠 壓中會出現(xiàn)母線上僅數(shù)臺電動機停運的情況，如這幾臺運行電動機都被分在后幾批內(nèi)，該控制方法也只能 是空等幾個時差。3.2.2 電壓控制式電動機群分批再起動 電壓控制式電動機群再起動方法也是預(yù)先將全部參加再起動的電動機分為固定的許多批次，每臺電動機也 固定在一個批次中。正常運行時監(jiān)測電動機群的母線電壓，故障后電壓恢復(fù)時用再起動電動機群的母線電 壓控制各批電動機完成再起動任務(wù)。該方法與電壓與電流控制式電動機群再起動

55、方法相比簡單一點，但因 為在再起動過程中再起動電流的變化很大，而母線電壓變化較小，僅用母線電壓控制很難實現(xiàn)監(jiān)測電動機 的再起動狀態(tài)。3.2.3 電壓與電流控制式電動機群分批再起動 與上述兩種方法一樣，該方法也是預(yù)先將全部參加再起動的電動機分為固定的許多批次，每臺電動機也固 定在一個批次中。正常運行時監(jiān)測電動機群的母線電壓，而在故障后電壓恢復(fù)時是用再起動電動機群的母 線電壓與母線總電流共同控制各批電動機完成再起動任務(wù)的。在再起動過程中始終檢測再起動電動機群的母線電壓與母線總電流，如母線電壓與母線總電流滿足了再起 動要求就立即起動下一批電動機，直至再起動完成。如某批內(nèi)沒有運行電動機也立即起動下一批

56、電動機， 沒有任何等待。如多批內(nèi)沒有停運的電動機，該控制方法也可直接起動最后一批的電動機。在分批方法上即要考慮運行容量為100% 的裝機容量時的快速再起動，又要兼顧由遠距離短路瞬時欠壓而引起的數(shù)臺電動機停運現(xiàn)象。因此，在電壓與電流控制式電動機群再起動方法中電動機群的分批是很嚴格 的，分不好還會出現(xiàn)電流沖擊，電源開關(guān)跳閘，以致再起動失敗。3.2.4 電壓與電流計算式電動機群分批再起動 電壓與電流計算式電動機群分批再起動對電動機群沒有固定的分批，供配電系統(tǒng)電壓恢復(fù)后，該方法立即 將停運的電動機按重要性及負載性質(zhì)等條件排好再起動的順序，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的再起動最大電流 Im 及母 線恢復(fù)電壓計算出第一批

57、應(yīng)再起動的電動機的容量及臺數(shù)，并立即再起動第一批機群。然后檢測再起動電 動機群的母線電壓及母線總電流，根據(jù)檢測結(jié)果計算出下一批應(yīng)再起動的電動機的容量和臺數(shù)，并立即再 起動該批電動機，以此類推，直至全部電動機再起動結(jié)束。電壓與電流計算式電動機群分批再起動是目前最合理的再起動方法。3.2.5 電壓控制式、電壓與電流控制式及計算式再起動方法的共同特點1）可靠性高 這三種方法的構(gòu)成都非常簡單，參加運行的元件很少，而且元件也都很先進，因此可靠性很高。2）再起動速度快 再起動時間是與負載成正比，與恢復(fù)電壓平方成反比，即負載越大再起動時間越長，恢復(fù)電壓越高再起動 時間越短。這三種方法是在保證母線電壓的情況下

58、完成再起動的，因此再起動是在高起動電壓的條件下執(zhí) 行的，從而使再起動時間減少。3）防止殘余電壓引起的電流沖擊 這三種方法對瞬時欠壓故障采用了一定延時，即供配電系統(tǒng)斷電后保持一段延時后再開始再起動，給電動 機機端殘余電壓一個衰減時間，在延時期間即使電壓已經(jīng)恢復(fù)也不開始再起動，防止了電動機群再次合閘 沖擊。4）防止短時再次再起動 這三種方法在再起動結(jié)束的一段時間內(nèi)，將該段母線的再起動回路閉鎖，以防止短時內(nèi)連續(xù)再起動使電動 機群超過允許溫度而損壞。5）防止再起動時間過長 當由于恢復(fù)電壓較低、負載過重等原因使再起動長時間不能結(jié)束時，這三種方法可自動結(jié)束以后各批再起 動，防止拖垮電網(wǎng)或引起電氣設(shè)備的損壞。6）應(yīng)有動作反映時間 在這三種再起動方法中，某一批再起動指令發(fā)出后與下一批再起動指令發(fā)出前應(yīng)有一個動作反映時間。該 時間包括控制元件指令發(fā)出時間、開關(guān)動作