广东省佛山市高明区荷城街道水利所 佛山高明区 528500
摘要：在水利排灌泵站，电动机通常用来拖动水泵，电机的类型主要是三相异步电动机。异步电机具有结构简单、成本低的优点，可靠耐用，但有功率因数较低，启动电流较大、对电网干扰较强的局限，尤其是在高峰时期，电压低。本文从工作原理和计算公式出发，分析了三相异步电动机在低压运行时的危害，并对如何解决这些问题进行了探讨。
关键词：水利排灌泵站；电动机；低电压运行；解决问题
引言
农村地区广泛使用电力排灌站。电力排灌站在高峰时段运行时，会引起电网的波动，造成电压下降，影响正常使用。据统计，小功率排灌站，低压运行高峰时段超过百分之五十，甚至有些泵站难以开工和频繁跳闸。由于电压过低，造成电动机过热负荷不能被带动，从而造成过载过热情况出现，长期会对绕组绝缘层造成破坏，缩短电动机的整体使用寿命。
1电动机低电压运行时的参数分析
根据电机学的原理，电压开始下降时，就会对电动机的定子电流产生不可以避免的影响，那么三相异步的电动机的旋转磁场的磁和其外加电压的关系应该为：
式子中：
U1——电动机的外部附加的电压；
Φ——进行运转的磁场主要的磁通；
K1——定子的绕组的系数；
F1——定子线的圈感应还有电动势的频率；
N1——定子进行绕组的每相中的串联匝数。
从这一点可以看出，如果电源电压开始下降，电机的旋转磁场的主磁通也会随着电压的降低而减小。因此，电机转子电磁转矩的计算公式应如下：
CM——表示比例上的常数，它是电动机构造而决定的；
I2—表示电动机的转子电流；
Φ2——表示转子电流还有转子感应的电动势的相位角问题；
I2CosΦ2——表示转子电流的有功时的分量。
以上可知，如果电压低于额定电压并继续降低，主磁通按比例减小，励磁电流I（）减小，对电机空载无影响。如果电机与水泵一起运行，然后泵的起动速度变化不是很大，水泵的扭矩变化也不是很大。如果减少它的中值，有功电流I2CosΦ2的转子将增加。根据定子绕组和转子绕组的初始时的磁势平衡关系，它是已知的定子有功电流将增加相应的值时，定子有功电流开始如果电机在额定状态或接近额定状态下工作，开始的电机电流超过额定值，使电机过热而烧坏电机本身。
图1电动机图
2电压降低时对电动机最大转矩和起动转矩的影响
2.1电压降低时对电动机最大转矩的影响
电动机虽然在长期的工作中需要避免过热，正常工作中不得超过电机转矩额定转矩，但如果工作时间短，扭矩超过电机的额定转矩，电机还没发热，电机将停止工作或减少负载，在这种情况下，短时间超过额定力矩电机是允许的，但不能超过最大扭矩，否则，电机会出现“闷车”的现象，电机不能转动。因此，最大转矩反映异步电动机的短时过载能力。最大转矩公式是：
式中：r1——定子绕组电阻；
x1——定子绕组漏电抗；
P——电动机极对数；
x2——转子绕组漏电抗；
ke——异步电动机的电势变换比；
ki——异步电动机原副边电流变换比；
根据上式知，当电源的电压变小时，水利排灌泵站电动机的最大转矩将按它们的平方关系逐渐进行减小，将导致电动机的短时过载能力大大缩短。如果电动机的最大转矩对于额定转矩之比是1.8倍时，当电源的电压降至80%额定电压时，水利排灌泵站的电动机的最大转矩与额定转矩的比值仅为1.8x0.82 = 1.15倍。如果水利排灌泵站电动机稍微超载一点点，它就会停止转动，无法带动水泵进行工作。
2.2电压降低对电动机起动转矩的影响
电动机刚与电源接通的这一瞬间的工作状态被称之为电动机的起动状态。转差率为s=1，转子转速m=0，这时的转矩称为起动转矩。只有当水利排灌泵站电动机的起动转矩大于起动瞬间水泵所需要的转矩时，水利排灌泵站的电动机才能带动水泵转动起来，从而可以运行。当水利排灌泵站的电动机起动转矩变的愈大，那么水利排灌泵站的电动机起动就越快。电动机起动转矩的计算公式：
可以看出，当电网电压降低时，电动机的起动转矩也会随着平方关系的减小而减小。当转矩小于起动泵要求时，电机不会驱动水泵启动，电机也不会启动。
根据上面的分析可以知道，我国的电网电压在降低时会对泵站的电动机正常工作产生较大的影响，电网电压降低电机在水利排灌泵站的影响很大：一是当电机满载或接近满负荷电压，电压降低会引起电动机电流过大而引起电动机过热，它会烧坏电动机；二是水利排灌泵站的电动机最大转矩会由于电源电压降低，而使最大转矩大大降低，这样的短时过载能力电机过载能力大大降低，只要水利排灌泵站的电动机过载，就会导致水泵停止转动；三是降低电网电压，使电机起动转矩减小，导致起动困难。
3解决对策
3.1对电动机端电压的提高
尽量减少变压器和电机之间的距离，现在是通过变压器降低低压线路电压降来达到梁泽电压的降低，使其尽可能在额定价值附近；它可以输入到大型电力排灌站。并通过在电机或低压侧的变压器和电容器一端连接到无功补偿装置上。实现了功率因数的提高和改善，从而进一步降低了电压损耗。
3.2减小电压的负荷
如果电动机一端的电压通常于低于额定电压，则应该能够通过调整电动机的负载来降低影响。对于可以调节的水泵，可通过调节叶片安装角度来减小电动机的负荷，从而保证电动机的正常运行。如果峰值不可以调节，则应考虑其对水泵降速的运行影响。
3.3通过适当的提高相对应的配套的功率
对于经常出现电压不足或电压降低电网的区域，电动机通过新建的水利排灌泵站来为水泵选择合适的电动机，我们应该尽可能的使电动机适用于更大功率的水泵与之匹配，并保留相应的储备系数，才能避免水利排灌泵站的电动机低电压运行。
3.4在工作过程中进行有效的设置低电压与过电流时的保护设备
在农村中小型水利排灌泵站电力排灌中，常用的启动装置是三相异步电动机，这是自耦起动QJ系列减压启动装置。它配备了欠压脱扣器和热继电器。可以保护水利排灌泵站的电动机避免在低电压下工作。
3.5合理调度、避开用电高峰
电力灌溉负荷不仅具有明显的季节性而且日均负荷也具有很不平衡性，电力排灌负荷平衡的季节性是由农作物的季节性决定的不易调整，但是有一些其他办法，比如说白天辅助晚上灌溉，晚上为主白天为辅，根据农作物的情况白天不足的水补齐；修筑多条灌溉线路等方法。如果到农忙时，可以停止机器的一部分，工厂的规模，根据电力排灌站在运行情况支持农业生产，不误农时。
3.6改造电网，减少压降
目前，农村配电线路相当混乱。电力灌溉负荷是季节性的，农业生产的自建电力网络是比较凌乱的，当时的电力网络是根据发展的需要，农作物的自然规律建立的，缺乏统一规划，不能很好的调整，日负荷可以选择合适的时间通过调整线的截面尺寸进行改造。电网改造不仅可以降低线路电压降单位，设置最高负荷指数，而且可以减少整个城镇（镇）或整条线路的线路能量损失。
4结论
从上面的分析，为了减少低压电动机的危害，有很多方法可以解决，只有对基本参数和公式的深入分析，才能具有良好的理论基础，并将理论知识很好的应用于实践，尽力解决因低电压问题给电动机操作带来的各种问题，为电力灌溉排水泵站的安全运行提供有力保障。
参考文献
[1]张东升．电压波动对农村电力排灌站电动机运行的影响【J】．排灌机械，2015～1
[2]庄平华．花兰窖电力排灌站一次系统技采改造设计【J】．甘肃水利水电技术，2017～5
[3]赵志强．浅谈排灌站电动机启动方式的选定【J】．科学之友，2013～4
论文作者:杜坚文
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/5/31
标签：电动机论文; 转矩论文; 电压论文; 泵站论文; 电机论文; 水利论文; 定子论文; 《基层建设》2018年第9期论文;