¿Qué son los arranques suaves de los motores de alto voltaje?
2. Daño causado por una corriente de arranque demasiado grande y un par de arranque demasiado pequeño
La corriente de arranque de los motores asíncronos ordinarios alcanza de 5 a 7 veces la corriente nominal, mientras que el par de arranque es Sólo tiene una potencia nominal de 0,4 a 1,6 veces el par. Cuando las condiciones de la red (la caída de tensión de la red cuando el motor arranca es inferior a 10) y las condiciones del proceso (se cumple el par de arranque) lo permiten, se puede arrancar directamente. Sin embargo, la corriente de arranque es demasiado grande, el par de arranque es demasiado pequeño y el tiempo de arranque es demasiado largo, lo que causa grandes daños al motor y a la red eléctrica.
Cuando la corriente de arranque del motor alcanza 6-7 veces la corriente nominal, el calor generado por la bobina es 36-49 veces mayor que el del funcionamiento normal del motor, y la fuerza electromagnética generada es también 36-49 veces. Una temperatura demasiado alta, una velocidad de calentamiento demasiado rápida, un gradiente de temperatura demasiado grande y una fuerza electromagnética producen una fuerza destructiva enorme, acortando la vida útil de la bobina del estator y la barra de cobre del rotor (especialmente el rotor a menudo usa el efecto de piel para reducir la corriente de arranque. Al arrancar, la temperatura de la superficie de la barra de cobre del rotor supera los 350 ℃). Por ejemplo, los motores de ventilador principales de la planta de sinterización de 29 m2 de Liuzhou Iron and Steel Company son dos motores de jaula de ardilla de 1000 KW, que se arrancan directamente a pleno voltaje. Los motores se quemaron 6 veces en un año a partir de 1997. Comenzó a utilizar voltaje reducido a partir de 1998. En 2002, había estado funcionando durante 4 años sin un solo accidente por quemado del motor. Debido a esto, las estadísticas relevantes muestran que el tiempo de arranque directo del motor es menos del 0,1 del tiempo de funcionamiento del motor, pero la tasa de falla representa más del 30% de la tasa total de falla del motor.
El dispositivo de alimentación del motor generalmente se selecciona en función de la corriente nominal del motor. Una corriente de arranque excesiva a menudo hace que los contactos del dispositivo de suministro de energía se calienten y el aislamiento alrededor de los contactos envejezca, lo que también es una causa importante de daño al dispositivo de suministro de energía. Por ejemplo, en la unidad de propano de la refinería de Nanyang, la capacidad del transformador de suministro de energía es de 800 kvA y la capacidad máxima del motor es de solo 130 kW, lo que cumple plenamente las condiciones para el arranque directo del motor. Sin embargo, en 2001, una corriente de arranque excesiva provocó tres cortocircuitos en el armario de distribución de bajo voltaje y el equipo de producción se detuvo por mantenimiento tres veces, lo que provocó importantes pérdidas económicas a la fábrica.
Debido a las razones anteriores, cuando se cumplen las condiciones de la red eléctrica y del proceso, los motores de gran capacidad a menudo toman medidas para reducir la corriente de arranque para mejorar la confiabilidad del suministro de energía y reducir la tasa de falla del motor. . Sin embargo, el alto precio del dispositivo de arranque (especialmente el precio de los motores de media y alta tensión, los gabinetes de distribución de arranque suave, etc. es más de 0,5 veces el precio del motor 65438) y la estructura compleja no solo aumentan el costo para el usuario. pero también reduce la confiabilidad del sexo del sistema de propulsión eléctrica. Al mismo tiempo, el par de arranque del motor es proporcional al cuadrado de la corriente de arranque. Cuando se utiliza el método de arranque para reducir el voltaje del estator, si la corriente de arranque se reduce de 6Ie a 3Ie, el par de arranque del motor se reducirá 4 veces y el tiempo de arranque del motor aumentará más de 5 veces. . Por esta razón, los motores que requieren un par de arranque relativamente grande y un tiempo de arranque relativamente corto sólo pueden utilizar motores bobinados en lugar de motores de jaula de ardilla.
Debido a sus escobillas de carbón, anillos colectores y sistema de control de arranque, el motor bobinado no se puede utilizar en situaciones donde los requisitos de confiabilidad y ausencia de mantenimiento del sistema de tracción son altos.
Por ejemplo, las unidades de bombeo ampliamente utilizadas en campos petroleros requieren motores de gran par de arranque, pero debido a que están instaladas en el sitio, el número es grande (el campo petrolífero de Henan, con una producción anual de 6,5438 08.000 toneladas de petróleo crudo, tiene más de 2.000 motores de unidades de bombeo y Daqing Más de 50.000 unidades en campos petroleros). Para mejorar la confiabilidad del accionamiento del motor, se debe utilizar un motor de jaula de ardilla. Al mismo tiempo, para aumentar el par de arranque, se debe aumentar la capacidad del motor. Haga que la tasa de carga promedio del motor de la unidad de bombeo sea inferior al 30% de la potencia nominal del motor. No sólo aumenta el coste del sistema de propulsión eléctrica, sino que también reduce la eficiencia inherente del motor y desperdicia mucha energía.
Para ilustrar las ventajas de los motores automáticos sin escobillas, un 1400KW, ne =1488r/min, 6KV, es decir =154. a, Ist/Ie=6,38, MMAX/ME = 2,3; el motor de jaula de ardilla impulsa un ventilador principal y un motor de bobinado de 1400 KW impulsa la misma carga, ambos están equipados con arrancadores suaves resistentes al agua (arranque resistente al agua El precio del arrancador suave es sólo la mitad del del arrancador suave del reactor de saturación magnética y tiristor controlado por silicio. Como ejemplos, se ilustran el enfoque de diseño, el rendimiento inicial y los costos del sistema de arrastre.
3. Motor de jaula de ardilla y su sistema de accionamiento
La composición del sistema de arrastre se muestra en la Figura 2. Generalmente consiste en hacer funcionar el gabinete de distribución de alto voltaje DL1, arrancar con alto voltaje. Gabinete de distribución de voltaje DL2, aislamiento. Consta de gabinete de distribución K, resistencia de agua R y su dispositivo de control. Entre ellos, la resistencia al agua R y su dispositivo de control se forman insertando dos electrodos en un líquido conductor como agua salada. El tamaño de su resistencia es proporcional a la distancia entre los electrodos. Al ajustar la distancia entre las placas de los electrodos, se puede ajustar el tamaño de esta resistencia para lograr el propósito de ajustar la corriente del estator. Al conectar esta resistencia variable en serie con el circuito del estator del motor, el motor puede arrancar sin problemas.
Después de conectar la bobina del estator del motor en serie con una resistencia simétrica trifásica:
Arranque el motor después de que la válvula de entrada del ventilador esté completamente cerrada. Suponga que el par de aceleración cuando el. Los arranques del motor son 10 del par nominal del motor. Entonces la tabla (valor nominal) es 1:
Tasa de deslizamiento 1. 000. 900. 800. 700. 600 0. 500. 400. 300. 200 0. 100. 050. 02 valor medio.
Velocidad 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 0,95 0,98
Par a plena tensión 1,17 1.21.25 1,30 1,35 1,40 1,42 1,53 1,77.
La corriente a pleno voltaje es 6,38 6,30 6,21 6,10 5,96 5,80 5,61 5,38 5,09 4,53 2,57 1,70 5,14.
Par sin carga del ventilador 0.11.09 0.08 0.08 0.10 0.12 0.15 0.18 0.23 0.26 0.31.15
Corriente de arranque suave 2.70 2.49 2.35 2.28 2.19 2.17 2.16 2.04 1.70 .1 9 0,96 2,03.
Tensión del motor 0,42 0,40 0,38 0,37 0,37 0,38 0,39 0,40 0,38 0,46 0,56 0,41.
La caída de voltaje a través de la resistencia es 0,89 0,89 0,88 0,88 0,88 0,87 0,86 0,85 0,82 0,75 0,64 0,44 0,80.
Par de salida del motor 0.21.19 0.18 0.18 0.20 0.21.25 0.28 0.33 0.36 0.40 0.25.
Fuerza de resistencia al agua 2,40 2,20 2,08 2,00 1,92 1,89 1,87 1,83 1,68 1,28 0,77 0.
En este estado, el tiempo de arranque del motor es de 69 segundos, el consumo de energía promedio es de 2300 kw y el consumo de energía es de aproximadamente 44 kwh (puede hacer que 475 kg de agua aumenten de 20 ℃ a 100 ℃). Después de que el motor arranca, el operador (o el relé de tiempo) primero debe cerrar el interruptor de alto voltaje en funcionamiento DL1, luego cerrar los interruptores de arranque DL2 y K, y luego abrir la válvula de carga del ventilador. De lo contrario, el funcionamiento seguro del motor y el arranque. El dispositivo se verá amenazado.
El precio del motor del sistema de accionamiento es de aproximadamente 6.543.807 yuanes, el gabinete de arranque y el gabinete de interruptores de aislamiento son de aproximadamente 6.543.802 yuanes y el reóstato trifásico es de aproximadamente 6.543.802 yuanes. Agregar tres cables más, cada uno de 30 metros de largo, más 6 cabezales de cable, costará alrededor de 45.000 yuanes. Si se excluye el costo de la infraestructura [arranque por varistor y gabinete de interruptores de aislamiento], el costo es aproximadamente: (1,7 1,2) × 1,2 × 2,8 m 3] El cargo total sigue siendo tan alto como 455.000 yuanes (.
4. Motores de tipo bobinado y su sistema de accionamiento
El sistema de accionamiento del motor bobinado se muestra en la Figura 3: Cuando el motor arranca, una resistencia R se conecta en serie al circuito del rotor después del arranque. , la resistencia del rotor conectada en serie se cortocircuita y la resistencia al agua del motor bobinado cambia. El principio es el mismo que el del motor de jaula de ardilla, la diferencia es que la resistencia de agua está conectada en serie en el circuito del rotor del motor. , que reduce la corriente de arranque del motor y aumenta el par de arranque del motor. Después de conectar la resistencia simétrica trifásica en serie al rotor del motor bobinado, la mayor diferencia entre la fórmula y la ardilla mencionada anteriormente. -motor de jaula es que la resistencia de arranque del motor de jaula de ardilla solo aumenta el denominador del par de arranque, es decir, reduce la corriente de arranque y el par de arranque del motor y el motor es inductivo durante el proceso de arranque. La carga y el voltaje de la fuente de alimentación se agregan a la resistencia de arranque, lo que aumenta el consumo de energía de la resistencia de arranque. Cuando Rst"》(x 1 x2 0 X2), el par del motor es inversamente proporcional a Rst/S. , la corriente es. inversamente proporcional a Rst/S; el voltaje de salida del rotor es proporcional a la tasa de deslizamiento s. Según esta relación, en función del par de resistencia de arranque del ventilador y el par nominal del motor, arranca con una aceleración de 100. del par nominal del motor, puede hacer la Tabla 2 de la pérdida de potencia frente a la velocidad del motor, el par, la corriente y la resistencia.
Tasa de deslizamiento 1. 000. 900. 800. 700. 600 0. 500. 400. 300. . .11.09 1.08 1,08 1,0 8 10 1,1 12 65438.
Caída de tensión en la resistencia 1. 000. 900. 800. 700 0. 600 0. 500. 400. 300. 200 0. 100. 050. 020. 46
Par de salida del motor 1.11.09 1.08 1.08 1.08 1.10 1.12 65438. 438 08 1.23 1.26 1.31 1.15
Potencia de resistencia al agua 1.11.98 0.86 0.76 0.65 0.55 0.45 0,34 0,2 4 0,120. 060 030.56438 0.
Se puede ver claramente en la Tabla 2 que cuando la corriente de arranque del motor bobinado se reduce casi 65,438 0/2 veces en comparación con el motor de jaula de ardilla, el par de arranque aumenta 4 veces más. el tiempo de arranque se reduce a 65.438 0/65.438 00 veces (6,9 segundos) y el consumo de energía en la resistencia de arranque se reduce aproximadamente 33 veces (65.438 0,3 Kw)
Sistema de arrastre: el motor de bobinado cuesta alrededor de 230.000 yuanes, y el gabinete de distribución de cortocircuito del reóstato trifásico cuesta alrededor de 6,5438 millones de yuanes; es necesario agregar tres cables de bajo voltaje de 3 × 240 mm2 como cables conductores de corriente del rotor, cada uno con una longitud de 30 m y 6 cabezales de cable. , que cuesta aproximadamente 25.000 yuanes, excluyendo los costos de infraestructura, el costo total alcanza los 355.000 yuanes.
5. Motor de control automático sin escobillas y su método de implementación
El sistema de accionamiento del motor de control automático sin escobillas se muestra en la Figura 4. No es necesario agregar un gabinete de control de arranque ni dispositivos de control complejos. Solo necesita un gabinete de interruptores operativos para realizar el arranque suave del motor. Su rendimiento eléctrico principal es equivalente al de un motor asíncrono bobinado con arrancador suave con resistencia de agua. La diferencia es que la resistencia de arranque en serie con el rotor disminuye automáticamente a medida que aumenta la velocidad del motor. Cuando la velocidad del motor alcanza aproximadamente el 90% de la velocidad nominal, la resistencia de arranque cae a cero. Garantiza que el dispositivo de arranque y el proceso de arranque del motor estén completamente sincronizados y supera los peligros causados por los complicados y costosos dispositivos de arranque de anillos colectores y escobillas de carbón de motores de tipo bobinado y motores de jaula de ardilla.
Número de solicitud de patente: 200920092058.8
Henan Quanxin Liquid Starting Equipment Co., Ltd. tiene derechos de propiedad intelectual independientes y produce exclusivamente 0373-6506158.