【doc】矿井电动机起动时实际电流电压分布微机算法研究

【doc】矿井电动机起动时实际电流电压分布微机算法研究 矿井电动机起动时实际电流电压分布微机 算法研究 18煤矿自动化19船年第1期 矿井电动机起动时实际电流电压分布微机算法研究 冯林桥 (潲潭矿业学院) [摘要]毒文提出一种计及所4f荷支路影响时矿井电动机实际起动电 流,起动电压及其分布的精确微机算法,井设计予一套微机程序.不便可较准 确地计算出网络中任一台电动机起动时的实际电流及电压分布,也能同时完成 女荷统计及正常电压损失计算. ll葡l曹. 在进行矿山井下供电两的设计与校验 时,以下两点是不可缺少的步骤: 对电缆线路,除需避行正常电压损 失,允许电流及机嫩强度校验外,迅必须 计算电动机起动电压降以校验磁力起动器 斡吸台电压及电动机所需起动力矩对端l 压的. b.对电网及其他电气设备必须按实际 起动电流正确地计算短路昧护整定值.特 别是大型采掘设备,通常处于电网末端, 功率较大,起动电压损失大,实际起动电 流大大低于额定起动电流,整定计算公式 中的起动电流应以实际起动电流计算.为 此,无论在电网设计,运行管理或新增 荷计算中均需对电动机实际起动电流及起 动电压进行计算. 现有计算方法有近似法,图表法及阻 抗镶.均为电气工作人员手工进行.近似 法困名略了电缆的电抗,故计算的端电压 惘高耐起动电流偏大I图表法忽略J其余 分支负荷对电动机起动电流的影响,也存 在电机端压偏高且起动电流偏大的误差. 阻抗法是较精确的方法,可较准确地计算 出电动机的实际起动电流.因需进行反复 的复数运算,给设计及现场应用带来困碓. 衣戈以阻抗法为基础研究了一种使用 微机自动进行的算法.既保证了讣算的精 确,只取代了繁琐的手工计算,提高了工 效. 2数学模型 供电l枷络中某台电动机起动时,其起 动电流的太小与电动机类型,电源电压及 电源至电动机回路的总阻抗等因素有关. 起动时的电压降歪鱼网络中l其余负荷的大 小及其分布有关.一 2.1基本妥求,一… a.电动机起动时的实际端电压u.必 须满足拖动设备要求的起动电压,即 uaU?? 式中乙'—一电动机额定电压 mj拖动机械所需最小起动转 矩之比,一 0 md一一额定电压时旭动转矩与黼 定转矩之比. b.电动机起动时磁力趁动器处的端电 J土必须满足磁力起动器吸台电压的要 求,通常要求起动器处的电压应不小于 75U. c.网络中负荷统计按需用系数法进 似. 2.电动机起动时供电网的等盛电路 为了较精确计算起动回路节点实际电 1992丰第1期 压,不仅要考虑与起动电流流通回路的网 络参数,还要考虑与起动干线回路相连接 的分支负荷及其它干线四路负荷的影响. 困前者不仅会在电源变压器阻抗上产生 电压损失,而且会在起动回路中通过负荷 电流的干线上产生电压损失}后者则主要 在电源变压器及母线阻抗上产生电压降. 据此,配电网络中电动机起动时网络的等 值主要是考虑负荷的等值,而负荷等值的 适合模型是阻抗模型.用不同的等效t抗 分目:I替代除起动路外的各个负荷而接于 负荷点,使在起动网路中产生的响应与甄 负荷实际作用时产生的响应相等值.于是 我们兢可通过等值电路的研究而获得原始 电路的特性.这就是本算法依据的理论基 础.如图1某采区配电系统当考虑机组电 动机起动时其等值电路图见图2. 图1某采区供电系统图 一如J__[I工图2电网等值阻抗图 zf--1-6—7干线与卜9—10—1卜12一l3干线负荷的 等值阻抗,zb一变难器阻抗,zL与zL:一卜2 支路与273支路阻抗lzz口『起动回路分 支负荷2—4与2—5支线的等值阻抗,z.一起动电 动机回路等值阻抗 以上各阻抗值(欧)可按以下方法求得. a.求电动机起动时每相电阻R.,电抗 煤矿自动化 X及阻抗Z Zq;__ ,/3l? R4zqcos+q x:ZqSin~q ?1? (2) 式中I一电动机额定起动电流, cosd,.厂电动机起动时功卑因数. b.起动电动机干线回路上分接的负 荷每相等值阻抗z;,等值电阻R.爰电抗 按下式计算 Z,1j=U一 3l RML:ZM,-e0s x:Zsin札 c.非起谚回路晦其它各干线负荷每相 等值阻抗zn电阻f,电抗xf按下式计算 :!!弛lI+n1.'' 'Pj?10. 珊:zf.拆…..,, l( :Zfsind}" 式中P.——除起动干线回路外的其它所 有干线负荷计算有功功率. d.变压器及线路的电r阻,电抗查表 求取 将式(2),(4)中参数用导纳表示为 G= Yt一 ‰} B=, G, I Y;= Mi (5) 起动电动机分路阻抗为Z=Z+Zt.用 导纳表示Y=r :B3kt q.厶q 将Y.与YV并联得并联导纳 Y=Ys+Y1+Ym 化为阻抗得Z一一一 ? 他煤矿自动化1992年第1勘 对起动干线回路中有多个分支负荷的情况 可按此法从电动机端起向电源端逐一进行 串并联电路合并化简.此例中 1 z2:Z2+Zll}Y2=i 2 1 Yi=Y2+YfJZl:} 1 t 则起动回路总阻抗Z.为 Z!:R=+jX=Zb+Z 以上式中ZhZI,1Z,ZhZLi为复阻抗, Yi,YI,,YI为复导纳(i=1,2,…).等侑 化倚步骤如图3(a)至(d)所示. 辫务''c)t曲 圈3 2.3实际起动电流及电压计算 趣文中咀抗,导纳,电流,电压按惯 例使用型式Z=R十jX,Y=G—jB,I= I一jIU=U+jU,表示.电动机起动 时通过变压器中的电流有效值I为 II一(6)l3R,.+X? 式中Ul为变压器二次额定线电压.于是 通过变压器的电流向量为 i(一 志)?.纛面, 变压器二次母线上实际电压U'为 Ub=Ul=3Ib?ZI(8) Z上通过的电流Iz:U/Zz Z上的电压U为 IJ:v/3I2?Z Z上通过的电流为 :U2/z. 起动电动机端电压为 U=3IZ(9) 起动电流为 I=U/z(10) 同理可求出负荷等值阻抗ZnZu;上的分 支电流 If:Ub/Zf}IMi=Ui/YMj(i.1,2) 以上各式中带.?"的字母表示复向量. -一般情况,若起动回路中有m个分支 负荷点,则用式(6)求得变压器二次实 际电流后,可用式(8)求出变压器二次 母线实际电压U,u便是起动回路第一 段干线首端电压.依此电压及等值阻抗可 求得第一段干线的实际电流并进而求得奠 末端电压u,用此递推方法可逐一算出 起动回路各节点的电压与各支路的电流, 最后求出电动机的实际起动电流与机端实 际电压. 同理,按以上类似步骤可求得任一台 电动机起动时的实际起动电流,各节点的 实际电压及起动回路中各支线电流的分 布. 3程序设计熏理 3.1程序结构特点 为了精确而方便地进行电动机起动计 算,程序分为网络原始数据输入,网络负 荷分布统计,起动回路寻查识别与等值阻 抗计算,起动肘节点实际电压与支路实际 电流计算及结果输出五部分,并考虑了以 下几点t a.原始数据采用简单直观的铭牌数 据,如电缆输入类型,长度,截面,变压 器输入类氆,容量等,并由DATA语句一 次性输入,由专用程序段自动处理,提高 自动化程度. b.负荷统计计算所取用的需用系数, 1992年第1朝煤矿自动化?19' 山负荷类,数碹与容最内动寻商和 算. c.网络识刚采用节点数字编号方法. 使用者只须按提示输^起动电动机所在支 路顺序号及起动功牢固数,其后所有计算 均自动完成,.n.同一网络中处于任何位置 的电动机均可运一进行起动校验. 程序主框图见图4 图4 3.2节点与支路数字编号 程序采用简洁明障的节点数字编号法 以识别网络的联接.从变压器二次起向负 荷方向用由1开始逐次递增1的正整数对网 络各节点编号.每相邻两节点间组成一条 支路.支路靠电源侧的节点为首节点,靠 负荷端的节点为末节点.者有并联支路可 先合并为一条支路或将两支路首端用一小 阻抗分隔.支路编号用其首节点号乘1100 加上末节点号的纽台数字表示.节点号与 网络中某位置节点一一对应,支路号与实 际支路一一对应,.出此可识别网络的连接 关系首节点号相同的支路为由同一节点 分出的支路,一条支路的首节点号与另一 支跻末节点号相同,此耐支路为串联. 3.3输入数据的选取 对每条支路需输入以下6个数据. 支路编号IJ,支路类型MI,支路参数 x,支路参数X,节点有功PI,负荷类 型H. 数据用DATA语句置于程序最后, 按其末节点号由小到大的顺序排列.数据 说明见表1. 裘1输八数据说明密 变量名说明 N支路总数 K起动电动机所在支路顺序号 CO电动机起动功率固数 Ii支路编号. M1支路类型代码,共l8种,{见表3 x1支路参数,见表3 X2支路参数,见表3 PI直接负荷交路输八有功功率,非直接负荷 支路输八零 H负荷分类代码(9种),见表2,非直接负荷 支路输八零 表2直接负荷支路负荷分类 负荷分类名称一代码 一——————'—...''—?............?...?..........._.?,___...-......一 采煤,掘进,装岩机1 可弯曲运输机'2 一 般运输机3 转载机,油泵,畸雾泵4 回柱铰车,无极绳绞车5 调度绞车6 局扇7 毫钴,岩钻一a 照明负荷 4计算举倒 计算图1配电两中机组及最远运输机 起动时的起动电流机端电压及备节点电 压.输八数据见表4.节点编号标于图1 中.计算结果免表5表6.'.? ?2O,蚌矿舟动化 袤3支路分类表 1992年第1期 表??起动棱验?N=3《采煤机电动机) ' 起动时机端电攫-~498?2V起动嚣处电压512V起动时帆端电压胃舟数=75?4?% 妈动器电压百分数77?s7州实际起动电流536?7gA