魏寶平，李瑞花，許淡明

（惠州供電局，廣東 惠州 516001）

室內(nèi)電容器降溫裝置中電動機的選擇

魏寶平，李瑞花，許淡明

（惠州供電局，廣東 惠州 516001）

文章分析電動機的無功吸收，對比不同種類的電機，提出了新的室內(nèi)電容器通風裝置的電機的選用原則，并以此選擇了一種電機。為電容器室的電動機選擇提供參考。

室內(nèi)；電容器；電動機；降溫；無功

隨著我國電力產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對于電網(wǎng)建設和供電質量要求也越來越高電壓是否穩(wěn)定是衡量電能質量的一個重要參數(shù)，而電壓與電網(wǎng)中的無功功率平衡息息相關。在變電站中，電容器作為感性無功的提供者，與電網(wǎng)輸送電能能力、線路損耗、電壓質量等有著緊密關聯(lián)。室內(nèi)電容器由于空間封閉，而且經(jīng)常與電抗器處于同一房間內(nèi)，溫度降將較室外大幅上升。因此必須采取相應的降溫措施。除了自然通風外，需要用到風扇、空調的強力降溫措施，空調、風扇中的電機均是用電設備，需要吸收無功，將對電網(wǎng)的無功負荷造成影響。

1 無功的概念

無功功率是指由配電線路、三相異步電動機、變壓器等用電設備所吸收的，滯后的功率因數(shù)，運行的設備所吸收的感性無功功率是為建立交變磁場和感應磁通所必須的電功率。簡單地說就是在電力傳輸和轉換中不能轉變成人們希望獲得的動能、光能、熱能的那部分電能。

Q為無功功率（三相對稱電路中）；P為有功功率（三相對稱電路中）；S為視在功率（三相對稱電路中）；cosφ為功率因數(shù)。

2 電容器室的環(huán)境

電容器室作為一個較為封閉的空間，與外界的熱量交換較為緩慢，一般情況下，并聯(lián)電容器通常和串聯(lián)電抗器在同一空間內(nèi)。電抗器發(fā)熱較嚴重，通常情況下電抗器上層溫度在80℃以上，造成電容器室溫度急劇上升，對電容器的壽命造成一定影響。室內(nèi)電容器故障集中在5～9月，也就是天氣較熱的時間段。通過改善通風條件后故障率降低[1]。

3 電動機的種類

電動機，是電氣和各種機械設備的動力來源。主要作用是產(chǎn)生驅動轉矩，是根據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能轉換活傳遞的一種電磁裝置，根據(jù)不同的分類方法可以分成若干小類。按工作的電源種類劃分：可分為交流電動機和直流電動機。其中交流電機還可分：異步電機和同步電機（見圖1）。

圖1 電動機的分類

4 電容器條件下電機的選擇

4.1 電動機應滿足以下要求[2]

（1）性能要符合生產(chǎn)機械的要求。選擇的電動機與生產(chǎn) 穩(wěn)定的工作點，保證系統(tǒng)能可靠運行；而不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰等現(xiàn)象，滿足機械要求是能工作的的第一步。

（2）其結構應適應生產(chǎn)機械的工作條件。根據(jù)電動機的防護模式，其結構可細分為防護式、開啟式、隔爆式、封閉式四種。①防護式電動機可以避免一定方向的粉塵落入電機內(nèi)部，但散熱不佳，能在工作條件較差環(huán)境使用；②開啟式電動機兩較大的敞口，散熱良好，轉子部分和帶電端子是裸露的，缺少防護，這類電動機適用于工作環(huán)境干燥、干凈無粉塵的地方；③防爆式電動機備有非常緊密的防爆外殼，即使在電機內(nèi)部出現(xiàn)火花發(fā)生爆炸時，依然不會波及電機外部，適合用于有爆炸可能的場所；④封閉式電動機的外殼有密閉防護，可防止塵土、水滴或固體物質進入電機內(nèi)部，但因為是完全地封閉，散熱能力極差，可以在工作環(huán)境潮濕的環(huán)境下使用。

（3）其他要求。①容量應與機械相適應。在滿足第一條的條件下，電機的容量應選擇最經(jīng)濟的電機。合理地確定電動機功率，要根不同的情況合理地選用不同電機；②電機應具有一定的過負載能力。實際應用中，電動機會因電網(wǎng)的波動、負載的變化等原因，造成電機過載；③電機啟動轉矩應滿足機生產(chǎn)械的要求。比如對于鼠籠型電動機，不能改變其機械特性，而啟動轉矩又小，就要考慮其啟動轉矩能否滿足生產(chǎn)機械的要求；④電動機的功率因數(shù)應較大。電容器本身是提供的感性無功的設備，如果電容器室的設備本身吸收大量感性無功，則會使電容器控制無功功率平衡的作用大打折扣。

4.2 電動機的選擇

文章主要針對“電動機的功率因數(shù)應較大”進行詳細說明。

（1）直流電動機將直流電能轉變?yōu)閯幽?。不需要無功功率。但電網(wǎng)發(fā)出的電能為交流電，直流電動機不能直接使用，必須先經(jīng)過整流模塊整流。整流技術可分為半波整流，全波整流和橋式整流。整流電路在工作中需要吸收無功。以換留站中所采用的三相全橋整流電路為例，換流閥的關斷和相鄰閥的導通過程中，也就是換相過程中，電流總是滯后于電流α角(不然電壓不夠閥串無法導通)，這個角度也即換流閥的觸發(fā)角。這就相當于電感了，也就是吸收無功。觸發(fā)角越大吸收的無功越多。另一方面，整流電路會產(chǎn)生大量的諧波，如果濾波不足的話，這些諧波會直接注入電網(wǎng)，造成諧波污染，對電網(wǎng)造成危害。因此直流電機并不適合于電容器室的環(huán)境下使用。

（2）異步電動機中，定子產(chǎn)生的旋轉磁場與轉子繞組產(chǎn)生相對運動，在轉子繞組切割磁感線過程中產(chǎn)生感應電動勢，從而在轉子繞組中產(chǎn)生感應電流。轉子繞組中的感應電流與磁場作用，產(chǎn)生力矩，使轉子旋轉。由于定子產(chǎn)生的旋轉磁場與轉子的轉速始終存在一定差別，故稱為異步電機。異步電機運行時，相當于一個通過定子線圈給轉子提供勵磁同時又通過定子提供轉動能量的電機。勵磁部分的能量基本不消耗，是感性無功，因此異步電動機必須要吸收無功功率。在一些場合下，異步電動機功率因數(shù)教低，需要額外的無功補償裝置來補償無功，以此提高功率因數(shù)。因此異步電動機也不適用于電容器室降溫的場合。

（3）同步電動機是同步發(fā)電機的逆應用。同步發(fā)電機能發(fā)出感性無功，也能發(fā)出容性無功。同樣，同步電動機可以通過調節(jié)勵磁電流，使之吸收電網(wǎng)的無功，或者補償電網(wǎng)無功，有利于電網(wǎng)的無功狀況。因此大型設備，特別是大型又低速的如大型鼓風機、球磨機、水泵、壓縮機、軋鋼機等，會較常用同步電動機來帶動。對于直流勵磁的同步電動機，由于需要直流電源，因此和直流電動一樣，需要有整流模塊，這會對電網(wǎng)造成潛在的危害。因此需要選擇一種不需要勵磁電流的同步電動機。使用永磁體作為轉子可解決這一問題，由于不需要電流作為勵磁電流，也就沒有無功功率的轉化，也就不需要從電網(wǎng)吸收無功。因此永磁同步電動機是一種合適的選擇。

5 結束語

針對電容器的特殊作用，文章提出一條新的電機選用原則，即在電容器室使用的電機，需要滿足不吸收無功的要求，此時永磁同步電動機能滿足條件?？梢晕针娋W(wǎng)多余的無功功率，也可以補償電網(wǎng)的無功功率，一種合適的電機選擇。

[1]杜彥巍,張珺,孔衛(wèi)平,等.高溫對電力電容器的影響及處理措施[J].河北電力技術,2016,(6):44-45.

[2]劉軍.永磁電動機控制系統(tǒng)若干問題的研究[D].華東理工大學,2010.

表2 非金屬夾雜物的試驗結果

4 結束語

根據(jù)三種抗側滾扭桿裝置的金屬材料試驗得出，50CrVE在彈性、淬透性、疲勞性等方面表現(xiàn)出了較為優(yōu)越的性能，相比其他兩種材質也更適合作為抗側滾扭桿軸。相信隨著科學技術的不斷深入，還將有更多、更優(yōu)質的材料被應用在各個方面。

參考文獻：

[1]趙雙陽.抗側滾扭桿軸用彈簧鋼材料的性能研究[D].湖南工業(yè)大學,2013.

[2]郭春杰,李德勝,劉文松,等.新型軌道車輛抗側滾扭桿軸用鋼50CrVE的研究[J].機車車輛工藝,2008,(1):1-4.

TM32

A

2096-2789（2016）12-0113-02