厂用机械和电动机转矩特性分析

1.厂用机械负载转矩特性

一般用机械负载转矩ML与其机械转速n之间的关系来表示机械负载转矩特性，一般用函数关系式M*L=f（n*）来表示。其中，M*L为以额定机械负载转矩为基准的机械负载转矩标幺值；n*为以同步转速为基准的机械负载转速标幺值。根据机械负载转矩的特性不同，把发电厂中厂用机械负载分为恒转矩和非线性转矩特性的机械负载，如图8-15所示。曲线1的M*L不随n*变化而变，为恒转矩机械负载特性；曲线2的M*L随n*按非线性上升变化，为非线性转矩机械负载特性。

2.电动机机械特性

在一定的工作电压下，电动机的电磁转矩Mm与其转速n之间的关系，称为电动机机械特性，一般用函数关系式M*m=f（n*）来表示。其中，M*m以额定电磁转矩为基准的电磁转矩标幺值；n*以同步转速为基准的电动机转速标幺值。如图8-16所示，曲线是在额定电压下异步电动机机械特性，a点的电磁转矩等于异步电动机的最大电磁转矩标幺值，用M*m.max表示。

图8-15　厂用机械负载转矩特性

图8-16　异步电动机机械特性

3.异步电动机的机械特性与厂用机械负载转矩特性的配合

图8-17中，M*m和M*L是用同一基准值计算的标幺值，M*m代表异步电动机在额定电压下的机械特性；M*L代表恒转矩机械负载特性；M*m0为异步电动机的起始电磁转矩；M*L0机械负载的起始转矩。通过比较异步电动机的机械特性和厂用机械负载转矩特性可知：

（1）当M*m0＞M*L0时，异步电动机才能启动。(www.xing528.com)

（2）在启动过程中，任何时刻都存在M*m＞M*L时，整个机械运动系统将加速。

（3）在运行中，当M*m=M*L时，即在图8-17中的b点，整个机械运动系统才能稳定运行。

（4）在运行中，当M*m＜M*L（M*m在如图8-17中的b点下方）时，整个机械运动系统将减速。

图8-17　异步电动机特性厂用机械特性配合

在厂用机械负载转矩M*L恒定不变条件下，当厂用母线电压消失或降低时，电动机电磁转矩M*m也随之下降，其转速下降，这一转速下降的过程称为惰性。若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间（一般在0.5～1.5s）内，厂用母线电压又恢复或将备用电源投入，电动机惰行还未结束，又自动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机的自启动。

根据电动机运行状态的不同，自启动分为以下三种方式：

（1）失压自启动。运行中突然出现事故，造成厂用母线电压降低，在事故消除电压恢复时形成的自启动。

（2）空载自启动。备用电源处于空载状态，自动投入失去电源的工作段所形成的自启动。

（3）带负荷自启动。备用电源已带一部分负荷，又自动投入失去电源的工作段时形成的自启动。

若参加自启动的电动机的数量多、容量大，则启动电流过大，会使厂用母线电压下降，电动机定子绕组发热。如果超过电动机的允许值，会烧坏电动机定子绕组。因此，对功率占供电电源容量20%以上的厂用电动机，必须进行厂用电动机启动和自启动校验。对2000kW及以下的6kV电动机、200kW及以下的380V电动机，一般不必校验。