核电专用欧式起重机双绕组双速三相异步电动机电磁计算与程序

姜远远 韩宇洁 李虎 李钢强

摘 要：国内中小型电机行业进行三相异步电动机电磁计算大多是基于第一机械工业部上海电器科学研究所的《中小型三相异步电动机电磁计算程序》（以下简称程序）通过计算机编程来实现计算的，其特点是计算时间快，精确度较高。但是对于核电专用欧式起重机上用的双绕组双速三相异步电动机的电磁计算，特别是低速部分，电磁计算与试验误差较大;本文通过对误差引起的原因进行分析并更改，最后编制出电磁计算程序，通过型式试验证明，程序更改是正确的，满足要求。

关键词：欧式起重机;程序编制;异步电动机

1.核电专用欧式起重机用双绕组双速三相异步电动机

欧式起重机用双绕组双速三相异步电动机主要用于桥式或门式起重机的起升机构，用于驱动吊钩组吊起重物。这种电机工作制为S4，负荷持续率根据使用工况不同而不同;性能主要要求起动转矩大，起动电流小。

2.双绕组双速三相异步电动机电磁计算程序

对于计算普通S1工作制的三相异步电机，《程序》完全可以满足精度要求，但用于双绕组双速上却有明显的差别与不足，其主要表现在绕组跨距、绕组平均半匝长、定子电阻、定子槽漏抗、低速力能指标误差大等。

2.1 绕组跨距、平均半匝长、定子电阻

双绕组双速三相异步电机与普通三相异步电机的主要区别在于定子绕组上嵌放绕组的数量不同，两种绕组分别各有一套绕组，一般是高速绕组位于槽底，低速绕组位于槽口。

2.2 定子槽漏抗

双绕组双速电机定子槽漏抗计算与普通三相异步电动机的计算亦有差别。由于绕组位置不同，槽口绕组的漏磁只有槽口部分;槽底绕组的漏磁为槽口+槽底部分，即与单绕组计算一致。

2.3 低速部分的计算

欧式起重机用双绕组双速三相異步电动机低速部分虽然工作时间较短，但是对起动转矩及起动温升要求较高，其精确计算对于成本控制也至关重要。

由于《程序》为了简化手算过程，它采用了简化的┎型等效电路求取定、转子电流和电磁转矩，起动计算时往往忽略励磁部分，使手算更加方便简单。这样的简化对于激磁电抗Xm远大于转子电机R2的电机是允许的，但当转子电阻较大的情况，也就是励磁电抗与转子电阻的比值Xm/R2较小时，电机的性能计算误差会明显增大。电机低速部分一般功率较小，其Xm/R2也较小。为了提高计算精度，在求取定、转子电流和电磁转矩及起动计算时需要采用较精确的T型等效电路。

2.3.1  T形等效电路数学表达式

T形等效电路中参数及电流都是用标幺值表示，但是为了书写方便，将标幺值上标的“*”去掉，但各物理量均为无量纲的标幺值。

当求得等效电路参数R1、R2、X1、X2和Xm后，电动机的运行状态就唯一地对应于转差率s，也就是说，对应于不同的s值，便有对应的一组电机性能值。

3 程序编制

对于计算电机的高速部分，参考文献3中给出的算法已经可以满足精度要求，只需对绕组跨距及定子槽漏抗部分进行简单的更改;低速部分的计算需要使用较精确的T型等效电路。

这里仅给出了计算低速时，求解T形等效电路求解电机性能中有关物理量的Fortran代码并列出其计算程序框图。

3.1 求解T形等效电路Fortran子程序

subroutine TC（R1，R2，S，Xm，X1，X2）

common /bl26/PEW，PS，PFE/sb42/R2S，X2M，Z2M，Z，I1，I2，P2，COSPHI，KE

R2S=R2/S

R2M=R2S*XM**2/（R2S**2+（X2+XM）**2）

X2M=XM*（R2S**2+X2*（X2+XM））/（R2S**2+（X2+XM）**2）

Z2M= SQRT（R2M**2+X2M**2）

Z=SQRT（（R1+R2M）**2+（X1+X2M**2）

I1=1/Z

I2=I1*Z2M/SQRT（R2S**2+X2**2）

PEM=I2**2*R2S

P2=PEM*（1-S）-PEW-PS-PFE

COSPHI=（R1+R2M）/Z

KE=Z2M/Z

RETURN

3.2异步电动机电磁计算程序框图

4 电磁计算结果与型式试验

使用更改后的程序对两个不同规格的电机进行了电磁计算，计算的力能指标与型式试验数据进行了对比，具体如下：

计算结果精度完全可以满足要求。

参考文献

[1]第一机械工业部上海科学研究所《中小型三相异步电动机电磁计算程序》1971

[2]许之强，周业南《三相双绕组双速双笼式异步电动机电磁计算程序》 陕西煤炭，2003

[3]黄国治，傅丰礼 主编 《中小旋转电机设计手册》第二版 中国电力出版社 2013