核電專用歐式起重機(jī)雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算與程序

姜遠(yuǎn)遠(yuǎn) 韓宇潔 李虎 李鋼強(qiáng)

摘 要：國內(nèi)中小型電機(jī)行業(yè)進(jìn)行三相異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算大多是基于第一機(jī)械工業(yè)部上海電器科學(xué)研究所的《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序》（以下簡(jiǎn)稱程序）通過計(jì)算機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)計(jì)算的，其特點(diǎn)是計(jì)算時(shí)間快，精確度較高。但是對(duì)于核電專用歐式起重機(jī)上用的雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁計(jì)算，特別是低速部分，電磁計(jì)算與試驗(yàn)誤差較大;本文通過對(duì)誤差引起的原因進(jìn)行分析并更改，最后編制出電磁計(jì)算程序，通過型式試驗(yàn)證明，程序更改是正確的，滿足要求。

關(guān)鍵詞：歐式起重機(jī);程序編制;異步電動(dòng)機(jī)

1.核電專用歐式起重機(jī)用雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)

歐式起重機(jī)用雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)主要用于橋式或門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)吊鉤組吊起重物。這種電機(jī)工作制為S4，負(fù)荷持續(xù)率根據(jù)使用工況不同而不同;性能主要要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小。

2.雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序

對(duì)于計(jì)算普通S1工作制的三相異步電機(jī)，《程序》完全可以滿足精度要求，但用于雙繞組雙速上卻有明顯的差別與不足，其主要表現(xiàn)在繞組跨距、繞組平均半匝長(zhǎng)、定子電阻、定子槽漏抗、低速力能指標(biāo)誤差大等。

2.1 繞組跨距、平均半匝長(zhǎng)、定子電阻

雙繞組雙速三相異步電機(jī)與普通三相異步電機(jī)的主要區(qū)別在于定子繞組上嵌放繞組的數(shù)量不同，兩種繞組分別各有一套繞組，一般是高速繞組位于槽底，低速繞組位于槽口。

2.2 定子槽漏抗

雙繞組雙速電機(jī)定子槽漏抗計(jì)算與普通三相異步電動(dòng)機(jī)的計(jì)算亦有差別。由于繞組位置不同，槽口繞組的漏磁只有槽口部分;槽底繞組的漏磁為槽口+槽底部分，即與單繞組計(jì)算一致。

2.3 低速部分的計(jì)算

歐式起重機(jī)用雙繞組雙速三相異步電動(dòng)機(jī)低速部分雖然工作時(shí)間較短，但是對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及起動(dòng)溫升要求較高，其精確計(jì)算對(duì)于成本控制也至關(guān)重要。

由于《程序》為了簡(jiǎn)化手算過程，它采用了簡(jiǎn)化的┎型等效電路求取定、轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)計(jì)算時(shí)往往忽略勵(lì)磁部分，使手算更加方便簡(jiǎn)單。這樣的簡(jiǎn)化對(duì)于激磁電抗Xm遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子電機(jī)R2的電機(jī)是允許的，但當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻較大的情況，也就是勵(lì)磁電抗與轉(zhuǎn)子電阻的比值Xm/R2較小時(shí)，電機(jī)的性能計(jì)算誤差會(huì)明顯增大。電機(jī)低速部分一般功率較小，其Xm/R2也較小。為了提高計(jì)算精度，在求取定、轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩及起動(dòng)計(jì)算時(shí)需要采用較精確的T型等效電路。

2.3.1 ?T形等效電路數(shù)學(xué)表達(dá)式

T形等效電路中參數(shù)及電流都是用標(biāo)幺值表示，但是為了書寫方便，將標(biāo)幺值上標(biāo)的“*”去掉，但各物理量均為無量綱的標(biāo)幺值。

當(dāng)求得等效電路參數(shù)R1、R2、X1、X2和Xm后，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)就唯一地對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)差率s，也就是說，對(duì)應(yīng)于不同的s值，便有對(duì)應(yīng)的一組電機(jī)性能值。

3 程序編制

對(duì)于計(jì)算電機(jī)的高速部分，參考文獻(xiàn)3中給出的算法已經(jīng)可以滿足精度要求，只需對(duì)繞組跨距及定子槽漏抗部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的更改;低速部分的計(jì)算需要使用較精確的T型等效電路。

這里僅給出了計(jì)算低速時(shí)，求解T形等效電路求解電機(jī)性能中有關(guān)物理量的Fortran代碼并列出其計(jì)算程序框圖。

3.1 求解T形等效電路Fortran子程序

subroutine TC（R1，R2，S，Xm，X1，X2）

common /bl26/PEW，PS，PFE/sb42/R2S，X2M，Z2M，Z，I1，I2，P2，COSPHI，KE

R2S=R2/S

R2M=R2S*XM**2/（R2S**2+（X2+XM）**2）

X2M=XM*（R2S**2+X2*（X2+XM））/（R2S**2+（X2+XM）**2）

Z2M= SQRT（R2M**2+X2M**2）

Z=SQRT（（R1+R2M）**2+（X1+X2M**2）

I1=1/Z

I2=I1*Z2M/SQRT（R2S**2+X2**2）

PEM=I2**2*R2S

P2=PEM*（1-S）-PEW-PS-PFE

COSPHI=（R1+R2M）/Z

KE=Z2M/Z

RETURN

3.2異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序框圖

4 電磁計(jì)算結(jié)果與型式試驗(yàn)

使用更改后的程序?qū)蓚€(gè)不同規(guī)格的電機(jī)進(jìn)行了電磁計(jì)算，計(jì)算的力能指標(biāo)與型式試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，具體如下：

計(jì)算結(jié)果精度完全可以滿足要求。

參考文獻(xiàn)

[1]第一機(jī)械工業(yè)部上?？茖W(xué)研究所《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序》1971

[2]許之強(qiáng)，周業(yè)南《三相雙繞組雙速雙籠式異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序》 陜西煤炭，2003

[3]黃國治，傅豐禮 主編 《中小旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 中國電力出版社 2013