1 引言
在冶金工業(yè)廠礦的風(fēng)機(jī)、水泵通常采用鼠籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)，其主要原因在于鼠籠型電動(dòng)機(jī)與繞線電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、同步電機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、造價(jià)低廉等特點(diǎn)。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，根據(jù)運(yùn)行工況的要求，可分為工況穩(wěn)定，不需要調(diào)速的鼠籠型電動(dòng)機(jī)，其起動(dòng)采用直接起動(dòng)、降壓起動(dòng)(對(duì)高壓鼠籠型電動(dòng)機(jī)可采用電抗器降壓等起動(dòng)，也可采用晶閘管移相調(diào)壓的固態(tài)軟起動(dòng)或采用變頻調(diào)速軟起動(dòng))方式。在工況變化多、有調(diào)速要求的應(yīng)采用變頻器起動(dòng)和運(yùn)行。但究竟應(yīng)采用哪種起動(dòng)方式，必須進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和認(rèn)真的分析比較，而且通過這種計(jì)算和分析，對(duì)于調(diào)度運(yùn)行管理也是非常有益的。

在穩(wěn)定工況運(yùn)行的風(fēng)機(jī)和水泵類的起動(dòng)方式可分直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)兩種方法。直接起動(dòng)也稱全電壓起動(dòng)。全壓起動(dòng)方式其起動(dòng)所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜，起動(dòng)快。特別是緊急備用的情況下，為工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的首要選擇。 但是，直接起動(dòng)是將鼠籠型電動(dòng)機(jī)的定子接入額定電壓，起動(dòng)電流大，鼠籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的4～7倍，因此必須考慮鼠籠型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)引起的壓降不能超過允許值。此外，直接起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械設(shè)備會(huì)受到很大的沖擊，同時(shí)電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)會(huì)影響接在同一臺(tái)變壓器或同一條供電線路上的其他電氣設(shè)備的正常工作。
按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)時(shí)，所造成的電網(wǎng)壓降不宜低于額定電壓的90％，電動(dòng)機(jī)不頻繁起動(dòng)時(shí)，所造成的電網(wǎng)壓降不宜低于額定電壓的80％。電動(dòng)機(jī)不與照明或其他對(duì)電壓波動(dòng)敏感的負(fù)荷合用變壓器，并且不頻繁起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)時(shí)所造成的電網(wǎng)壓降不能低于額定電壓的85％。

2 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式的預(yù)估算
鋼鐵企業(yè)均自設(shè)電力變壓器，電力系統(tǒng)容量往往比實(shí)際用電容量大很多倍，因此，采用全壓直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)也就越來越多。

電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的壓降與允許全壓起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)最大功率有關(guān)。為控制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)配電系統(tǒng)的壓降，需要進(jìn)行電壓降的估算。起動(dòng)電流、變壓器容量及其阻抗電壓百分?jǐn)?shù)，估算電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)配電系統(tǒng)的壓降，預(yù)估電動(dòng)機(jī)是否可以全電壓直接起動(dòng)。估算的方法有多種。

2.1 方法1:按估算公式估算
按估算公式估算:　　

式中:δu—電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)配電系統(tǒng)的壓降百分?jǐn)?shù);
kn—電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流倍數(shù)(起動(dòng)電流與額定
電流之比);
w—電動(dòng)機(jī)額定功率(kw);
s—變壓器帶的其他負(fù)荷(kw);
sb—變壓器的額定容量(kva);
uk％—變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)。

2.2 方法2:按電源容量估算
按電源的容量允許全電壓直接起動(dòng)的鼠籠型電動(dòng)機(jī)最大功率kw估算，一般小容量發(fā)電廠每1kva發(fā)電機(jī)容量可允許直接起動(dòng)的鼠籠電動(dòng)機(jī)的最大容量為0.1～0.12kw;由變壓器供電的電機(jī)，其容量應(yīng)不大于變壓器容量的20%。

2.3 方法3:按高壓電源的短路容量估算
按高壓電源的短路容量估算，所起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的短路容量不超過電動(dòng)機(jī)連接線路上的短路容量的3%。

3 典型工程的實(shí)例分析和計(jì)算
尚有多種估算方法，但都不能比較直觀、準(zhǔn)確的判定和指導(dǎo)設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)度。本文以某一企業(yè)的典型工程，采用系統(tǒng)短路電流的方法，對(duì)鼠籠型電動(dòng)機(jī)全電壓直接啟動(dòng)的實(shí)例進(jìn)行計(jì)算分析，取得了很好的效果。
電氣主接線如圖1所示:

圖1 電氣主電路接線圖

圖1中各用電設(shè)備技術(shù)參數(shù)如下:
·汽輪發(fā)電機(jī)(f1、f2)
f1: s= 3.125mva 電壓6.3kv 次暫態(tài)x"=16.7%
f2: s= 7.5mva 電壓6.3kv 次暫態(tài)x"=12.2%
·電力變壓器
電壓110kv/35kv/6.3kv
變壓器短路電壓
其中uk1-2表示變壓器短路時(shí)各相電壓降
·鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)
型號(hào):jk-1600; 額定電壓:6000v; 額定電流:183a;
額定轉(zhuǎn)速:2979r/min; 啟動(dòng)電流倍數(shù):
cosφ＝0.8
定子接線方式:星型; 啟動(dòng)電流倍數(shù):倍;
線路電抗器:
電力電纜:
為了計(jì)算方便,選用標(biāo)幺值計(jì)算:
確定基準(zhǔn)容量 基準(zhǔn)電壓
則基準(zhǔn)電抗
基準(zhǔn)電流
根據(jù)標(biāo)幺值折算公式計(jì)算各設(shè)備標(biāo)幺值


計(jì)算后等值阻抗如圖2所示。
系統(tǒng)可以組成多種運(yùn)行方式:如系統(tǒng)最小、各母線不帶負(fù)荷、無發(fā)電機(jī)運(yùn)行;系統(tǒng)最小、各母線接帶負(fù)荷、無發(fā)電機(jī)運(yùn)行;系統(tǒng)最小、各母線接帶負(fù)荷、2號(hào)發(fā)電機(jī)運(yùn)行等。為了今后的調(diào)度運(yùn)行管理，對(duì)各種的運(yùn)行方式下的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)，選取這3種運(yùn)行方式進(jìn)行計(jì)算。

圖2 等值阻抗圖

在系統(tǒng)的容量最小，自備電廠的發(fā)電機(jī)不開時(shí)，變電所、自備電廠、鼓風(fēng)機(jī)房的6kv母線不接帶負(fù)荷的典型例子，計(jì)算鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的母線電壓水平:
系統(tǒng)等值阻抗圖如圖3所示。
鼓風(fēng)機(jī)房6kv母線至鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)阻抗(不計(jì)電纜的阻抗)

圖3 系統(tǒng)等值阻抗圖

自備電廠6kv母線至鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)的阻抗:

變電所6kv母線至鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)的阻抗:

系統(tǒng)經(jīng)變壓器110kv繞組,6kv繞組至變電所6kv母線的阻抗:

系統(tǒng)至鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)總阻抗:

系統(tǒng)在鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)輸送的電流(a):

變電所6kv母線上的電壓降:


用同樣的方法,再對(duì)系統(tǒng)最小、各母線接帶負(fù)荷、無發(fā)電機(jī)運(yùn)行和系統(tǒng)最小、各母線接帶負(fù)荷、2號(hào)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將三種運(yùn)行方式下的計(jì)算結(jié)果列如附表:
附表 計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)束語
通過對(duì)鼠籠型電動(dòng)機(jī)的全電壓直接啟動(dòng)的計(jì)算，可以對(duì)全系統(tǒng)有一個(gè)非常明了的認(rèn)識(shí)，一般說，鋼鐵企業(yè)的電氣系統(tǒng)接線在相對(duì)的一段時(shí)間內(nèi)大的接線方式是不會(huì)改變的，因此作一次詳細(xì)的計(jì)算對(duì)于設(shè)計(jì)和今后的調(diào)度運(yùn)行管理是非常有益的，如將此編寫成程序，對(duì)適應(yīng)各種運(yùn)行方式的調(diào)度運(yùn)行具有更快捷的決策。

參考文獻(xiàn)
[1] 機(jī)械工程手冊(cè)電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì). 電機(jī)工程手冊(cè)[m]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982.

作者簡(jiǎn)介
馮秋林(1964-) 男 工程師 主要從事電氣自動(dòng)化工作，現(xiàn)在新余鋼鐵有限責(zé)任公司中板廠設(shè)備部工作。