大慣量風機用三相異步電動機的設計

徐 群

(上海交通大學，上海 200240)

0 引言

煙氣再循環風機是電廠常見設備，因其轉動慣量大，因此要求拖動旋轉的電動機轉動慣量也要很大。由于負載轉動慣量大，電動機的起動時間較長，同時起動電流也較大，導致起動過程中轉子發熱比較嚴重。

某電廠用煙氣再循環風機，轉動慣量J=1 642 kg·m2(GD2=6 568 kg·m2)，風機關閉風門常溫起動，阻力矩為3 365 N·m，阻力矩較大，阻力矩曲線見圖1。此風機選用三相異步電動機拖動，通過負載所需力矩，初步計算出拖動負載的電動機額定功率為800 kW，同時額定電壓為6 kV，極數為6P。工程要求電機直接起動，且在100%和95%額定電壓下起動時，起動電流均小于6.5倍。因為電動機的起動時間與堵轉轉矩呈減量關系，堵轉轉矩與堵轉電流呈增量關系。所以通常這么大的轉動慣量和阻力矩，電動機需采用變頻起動或液力耦合器起動。

圖1 風機阻力矩曲線

1 電磁設計

1.1 電動機額定功率的確定

煙氣再循環風機的轉動慣量J=1 642 kg·m2，相當大。為了保證電機能拖動該風機，必須核算電動機的額定功率。

按照IEC標準，電動機能拖動的負載的轉動慣量J滿足如下公式：

J=0.04×Pn0.9×p2.5

(1)

式中：Pn表示電動機的額定功率；p表示極對數。

電機能拖動的負載的轉動慣量

J極限=6J

(2)

根據公式(1)，可算出額定功率為800 kW的6P電機，能拖動的負載轉動慣量J=0.04×8000.9×32.5=255.65 kg·m2。

根據公式(2)，額定功率為800 kW的6P電動機能拖動的極限負載轉動慣量J極限=6J=6×255.65=1 533.9 kg·m2，此值遠小于該風機的轉動慣量1 642 kg·m2。顯然，額定功率為800 kW電動機拖不動J=1 642 kg·m2的風機。因此，為了能拖動此風機，必須增大電動機的額定功率。……