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《兆瓦级高速直驱异步电动机设计说明与试验验证》

发布:重庆赛力盟电机  |  发布时间:2020-06-05 14:51:19  |  点击率:

 

重庆赛力盟电机有限责任公司
《兆瓦级高速直驱异步电动机设计说明与试验验证》


兆瓦级高速直驱异步电动机是为需要高速运行的风机,水泵,压缩机等设计制造的专用电驱动系统,需要与被驱动的机械装置按系统方式来统筹设计制造,电机与转动机械同轴,共用转动系统的轴承与润滑系统。兆瓦级高速直驱异步电动机的功率范围为650kW—1600kW,转速为9000或12000转。该高速直驱系统的目标产品是为该功率和转速段的风机水泵或压缩机提供的专用电机直驱动力源。
采用3000V为基准电压是兼顾主导材料成本与产品的系统成本。驱动电源可以采用高压中频发电机组与3000V级高压变频器,特别说明的是采用高压中频发电机组有一定的性能价格比的优势。
兆瓦级高速直驱异步电动机产品特点:
1.定子绕组采用聚酰亚胺薄膜烧结圆铜线,主绝缘采用少胶云母箔与专用树脂经过真空浸漆处理后,烘焙固化为一体。由于采用散嵌绕组,电机绕组端部较短,有利于减短电机长度与体积。
2.电机转子采用刚性转子设计,转子外圆线速度超过150m/s后,外表面采用碳素纤维带绑扎加强转子导磁材料与绕组的固定。
3.采用高速陶瓷轴承油脂润滑(高速润滑脂或循环油润滑)。轴承系统根据负荷情况,可采用两支点或三支点。
4.独立冷却水腔,通过冷却液体循环冷却电机。
5.电机内部进行真空处理,真空度小于3.5%(标准大气压)。
6.电源优先采用3000V级的中频发电机组,也可采用3000V级高压变频器。
7.兆瓦级高速直驱异步电动机试验验证方案:
一.高速直驱异步电动机YZQ315-2P 650kW  基本技术参数:
基准电压Un=3000V   基准频率f=150Hz  额定功率 Pn=650kW  极数p=2极
基准效率η=0.96   基准功率因数cosφ=0.90   启动转矩Tst=1.0  最大转矩Tm=2.0倍        
额定转速nN=8974转/分(同步转速9000转/分)。
二.高速中频发电机TF560-8P基准电压Un=3000V   基准频率f=600Hz  额定功率 Pn=650kW  极数p=8极,同步转速9000转/分,转速范围1000-9000转。
三.兆瓦级高速直驱电动机试验验证运行条件与环境:
A..采用专用中频高压电源驱动。电源的技术参数:
       中频发电机组方案:
       中频发电机:TF450-8P/650kW  15OHZ/额定电压(3000V/6000V),功率因数0.8,同步转速1500转/分。
       拖动电动机:Y450-4P 10kV(6kV)/ 50Hz 650kW。
       高压变频器方案:
       高压变频器额定输出电压3000V额定频率150Hz,额定容量800kW,额定功率因数0.8。调频范围10-200Hz。
B.采用液体冷却:
        根据负载情况,冷却液体(水,冷冻液等)通过电机密闭冷却液体腔循环冷却电机。
C.电机内部进行真空处理:
        采用无油真空泵对电机内部进行真空处理,电机内部真空度小于3.5%(标准大气压)。
D.轴承与润滑:
      轴承采用高速陶瓷轴承,润滑脂采用专用高速润滑脂。根据负载情况轴承系统采用三支撑结构。
E.三支点负载试验验证方案:


四.兆瓦级高速直驱异步电动机基准电压频率的说明:
    A 兆瓦级高速直驱异步电动机的基本尺寸数据:
      电动机的转速9000-12000转/分,转子外圆的线速度在150m/s左右,电机功率在1兆瓦(如1120kW)左右,考虑电机及系统成本,材料性能指标,加工制造等因数,电机的基准电压采用3000VJ比较经济,电机的性能价格比较高。
B. 三相两极1120kW高速直驱异步电动机的基准电压的比较说明:

项目

电压V

电流A

频率Hz

并联路数

槽电流

每极每相槽数

绕组匝数

1120kW

380

1990

150

2

1990安匝

16槽)

1

1120kW

660

1145

150

2

2576安匝

318槽)

2.25

1120kW

3000

252

150

2

1536安匝

848槽)

6

1120kW

6000

126

150

2

1536安匝

848槽)

12

1120kW

10000

75.6

150

2

1587安匝

848槽)

21

C.采用3000V作为基准电压,电机的动力电缆采用3000V级的50-70平方的电缆可以传输兆瓦级电功率100米左右,采用中频电源或变频器供电是可行的。

D.采用利用市电转化为高压中频发电机机组,给兆瓦级高速直驱异步电动机提供电源有一定的好处:

1.占地面积和体积较小(与同容量与电压的变频器相比)

2.产品质量可靠,成本可控制,维护简单。YGZ355-2P ,1120kW高速直驱异步电动机,加上高压中频发电机组的目标价格,希望控制在伍拾万元人民币左右。