泵类负载电动机起动研究

卜敬宇

(佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯154002)



泵类负载电动机起动研究

卜敬宇

(佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯154002)

通过典型案例介绍了泵类负载起动过程中电机出现的低速爬行，无法顺利起动等问题，论证表明在电机设计中不仅要考虑堵转转矩和最大转矩，更要考虑起动过程转矩是否满足负载起动要求。

泵负载；起动；转矩

0　引言

目前中国电机用量最大的机械设备为泵、压缩机和风机，这三类设备的电机用量占电机总用量的74.2%，除这三类设备外，电机还大量应用在搅拌机、传送装置、破碎机等设备上。

从使用台数看，目前中国电机用量最大的机械设备为泵、传送装置、风机、压缩机和搅拌机等设备，其用量占电机总体使用量的76.3%，其中用于各类泵的电机占电机总在用台数的50.2%。

泵类负载电机根据使用场所的不同，对电机性能要求不尽相同，我公司为某核电站生产制造的喷淋泵配套电机根据技术规格书要求，电机需满足70%Un下带载起动。

1　实验过程

某核电站喷淋泵电机需要进行0.7Un负载起动试验，由于该试验需要联泵进行负载试验，故试验在电机产成交付后泵厂进行。

试验前，对电机进行负载性能试验，电机满足技术规格书及技术协议规定的各项要求。试验时，电机从额定电压逐渐降压启动，直至降到0.74Un下机组能够顺利起动，但当电压降到0.7Un时，起动电机后机组流量逐渐上升，达到880m3/s时电机起动时间超过试验系统保护限定的20s，电机尚未达到额定转速，系统自动停机。

2　数据拟合

根据泵厂的反馈，我公司对由于电机造成可能引起起动问题的原因进行了分析，将电机在0.7Un电压下的M-S曲线与泵的阻转矩曲线在同一坐标系上进行了对比，在转速1185r/min时两条曲线最接近，详见图1。

根据图1可知：电机M-S曲线为根据起动转矩和最大转矩的实测值绘制的，泵阻转矩曲线为泵厂提供的曲线，上边为电机曲线，下边为泵曲线。

3　原因分析

机组在0.8Un下满足起动要求，在0.7Un下没有实现起动，从图1曲线中可以看出，两条曲线在起动过程中部分区域非常接近。电机性能参数是互为影响的综合性指标，在电磁设计时，过分要求了电机堵转转矩，起动过程部分段转矩设计裕度小，理论分析能够满足机组起动的要求，但如果试验过程中试验条件有波动，电机可能会出现起动过程中低速爬行，甚至出现不能达到额定转速的现象。

水泵负载起动初期，由于有静阻力矩的存在，转矩随着转速的升高而下降，当下降到最低点后，转矩随着转速的升高而升高，由于水泵的转矩T与转速n关系为T∝n2，因此转矩升高过程将呈现图1中所示的抛物线形快速上升。因此拖动水泵的电动机的不仅考虑起动转矩及最大转矩都要大一些较好，而且要保证电机的转矩-转速曲线能够将泵的转矩-转速曲线全部包络，避免系统出现不能起动或低速爬行状态。

4　改进方案

为满足机组起动要求，我公司对喷淋泵电机的电磁性能进行了调整，重新设计转子槽型，改进前后的转子槽型见图2，在满足起动电流等性能指标的同时改善起动性能，尤其改善过程转矩，使电机转矩-转速曲线在起动过程中始终高于泵阻转矩曲线，即加大起动过程中加速转矩，调整后电机0.7Un电压下M-S速曲线与泵阻转矩拟合曲线见图3。

5　试验验证

对重新生产转子的电机进行了型式试验，性能指标满足技术规格书及技术协议的要求。 电机在泵厂进行了0.7Un负载的起动性能了测试，电机转速达到1440r/min泵流量为1020m3/h泵组达到稳定运行。试验结果，改进后的电机满足了技术规格书中0.7Un下带载起动要求。

6　结语

通过此案例的分析和处理，电机设计时应针对不同负载应采取针对性的设计，不仅是效率、功率因数、起动电流倍数、堵转转矩倍数、最大转矩倍数五大性能指标满足要求，起动性能也应特殊考虑。对泵类负载在设计时不仅要考虑起动转矩和最大转矩满足标准要求，更要考虑电机起动过程转矩是否包络泵的起动转矩，避免出现起动过程中机组出现低速爬行、无法起动情况。

[1]陈世坤.电机设计.北京：机械工业出版社，1982.

[2]海南昌江核电厂6kV异步电动机技术条件(编号：0738T5005).

[3]金福鑫.高压水泵电机软启动分析.防爆电机，2015.4.

Starting Research on Motor with Pump Lading

Bu Jingyu

(JiamusiElectricMachineCo.,Ltd.,Jiamusi154002,China)

Based on typical case, this paper introduces the problems occurred in motor with pump loading during starting process, such as low-speed creeping and unsuccessfully starting. When design the motor, the designer should not only consider locked-rotor torque and maximum torque, but also consider whether the torque meet requirement of the load or not during starting process.

Pump loading；starting；torque

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.04.04

TM301.3

A

1008-7281(2016)04-0013-002

卜敬宇男1981年生；毕业于佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业，现从事电机设计与研发工作.

2016-03-28