异步电动机Δ/Y降压运行时的转速稳定性

李荣华，梁凯，邹顺

(湖南理工学院，湖南 岳阳 414006)

异步电动机Δ/Y降压运行时的转速稳定性

李荣华，梁凯，邹顺

(湖南理工学院，湖南 岳阳 414006)

基于电磁转矩的实用表达式，分析了异步电动机分别带恒转矩、恒功率和离心式通风机性质三类典型负载的Δ/Y降压运行，得出其转差率和转速降落的计算方法,为校核降压引起的电动机转速降低是否满足运行要求提供了理论依据。

异步电动机；降压运行；转速；转差率

1 引言

在实际应用中，相当一部分三相异步电动机往往处于变负荷运行,甚至长期处于轻载或空载状态,出现“大马拉小车”现象,造成电动机运行效率低下、电能浪费严重。此时常常采取降低电动机端电压进行降压节电运行，以提高运行效率，达到节能目的。电动机降压节电运行的实现方法有多种，其中将电机绕组进行Δ/Y改接降压的方法简单易行且应用广泛，电动机降压运行后转速有所降低，带不同类型负载时转速的降落又不一样，在工程应用中，须校核Δ/Y改接降压运行引起的转速降低是否在装置系统所允许的范围之内。

为简化分析，在工程应用中往往忽略电动机的空载损耗转矩，于是在稳态运行时，可以认为电动机的电磁转矩T与负载转矩TL相平衡。在此前提下，研究电动机分别接带恒转矩型、恒功率型和离心式通风机型三类典型负载，进行Δ/Y改接降压运行时的转速变化。

2 异步电动机电磁转矩表达式的简化

根据电机学原理，三相异步电动机电磁转矩T的实用表达式为[1-2]

式中:Tm——电动机的最大转矩；

sm——电动机的临界转差率；

s——与电磁转矩T对应的运行转差率。

电动机正常运行时的s很小，且s远小于sm，则上式可简化为

(1)

3 带恒转矩型负载时的转差率变化

(2)

可见，当电动机带恒转矩负载时，转差率与定子相电压的平方成反比，Δ/Y改接降压后，其转差率增加为原来的3倍，转速有所降低。

4 带恒功率型负载时的转差率变化

(3)

可得

(4)

解得符合稳定要求的降压后的运行转差率为

(5)

另外，式(4)所列方程有实数解的要求是Δ≥0，即

Δ=1-12s(1-s)≥0

得符合要求的降压运行前电动机的转差率为

(6)

式(6)表明，三相异步电动机带恒功率型负载降压节电运行时，降压前转差率不得高于0.0918，否则降压后无法带动负载继续稳定运行。

5 带通风机型负载时的转差率变化

具有这种特性的负载，负载转矩TL的大小与转速的平方成正比，即TL∝n2。属于这一类负载的生产机械有通风机、水泵、油泵等流体机械，忽略电动机的空载损耗转矩，降压运行时有

(7)

可得

(8)

解得符合稳定要求的降压后的运行转差率为

(9)

6 降压运行后的转速降落及实例分析

轻负载时对电动机进行降压节电运行，可以提高运行效率、节约能源。但电动机降压运行后转速有所降低，具体应用中，须校核其转速降落是否在装置系统所允许的变化范围之内。已知降压前的转差率s和求出了降压后的转差率sx，则可得其转速降落百分比Δn%为

(10)

根据表1的计算结果，作出异步电动机Δ/Y改接降压运行时的转差率变化曲线图如图1，转速降落曲线图如图2所示。根据上述分析和计算表明，降压运行前电动机转差率越低，降压后转速降落越小；三类典型负载中，电动机带恒功率型负载降压运行时转速降最大，带恒转矩型负载时次之，带通风机型负载时转速降最小。

7 结语

异步电动机降压节电运行会引起转速降低，且带不同类型负载时转速降落又不一样，在工程应用中，须校核降压引起的转速降低是否在装置系统所允许的范围之内。

表1 电动机Δ/Y改接降压运行的转差率变化和转速降落

图1 转差率变化曲线图

图2 转速降落曲线图

降压运行前电动机负载越轻，其转差率就越低，则降压后转速降落越小、运行越稳定。三类典型负载中，电动机带恒功率型负载降压运行时转速降较大，带恒转矩型负载时次之，带通风机型负载时转速降最小。可见，异步电动机Δ/Y改接降压节电方法更适合于通风机型负载，此时降压运行的转速稳定性较好。

[1] 唐介.电机与拖动[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] 段成，李荣华，寻真福.低压电机Δ/Y改接降压节电的应用条件[J].电工技术,2012(2):33-34.

[3] 李荣华，张敬.电动机Δ/Y改接降压运行的功率因数及效率[J].节能,2008,27(8):40-42.

[4] 刘利军.节电技术及其工程应用[M].北京:中国电力出版社,2011.

Speed Stability of Asynchronous Motor Δ/Y Reducing Voltage Operation

LIRong-hua，LIANGKai,ZOUShun

(Hunan Institute of Science &Technology,Yueyang 414006,China)

Based on the practical expression of the electromagnetic torque，we have analyzed the Δ/Y reducing voltage operation when asynchronous motor run with three typical load such as constant torque,constant power and centrifugal fan nature respectively.It can draw a conclusion about the calculation method of slip and speed landing.Which provide the theory basis for motor speed decreased whether it meet operation requirements caused by verifying reducing voltage.

asynchronous motor;operation in reducing voltage;speed;slip

1004-289X(2015)02-0073-03

湖南省教育厅科研项目(12C0700)

TM343

B

2014-10-14

李荣华(1970-)，男，副教授，主要研究方向：电气传动及节能。