Mitsubishi MR-J2S-40CP1我國的大中型排水泵站的主泵一般采用軸流泵或混流泵20世紀50~80年代，由于電網容量和供電質量的限制，多選用同步電動機作為水泵的動力機雖然同步電動機具有能夠改善負荷功率因數，效率較高和效率曲線平坦等特點，但也存在著起動力矩小，失步時常需重新起動，需要直流勵磁設備等缺點目前，我國的電網已足夠強大，泵站用電負荷對電網的影響也越來越小，因此，有必要對大中型軸流泵配套電機的選型加以重新討論。
1軸流泵對電動機的要求以電動機為原動機的拖動類負載，對電動機的基本要求是能夠時時為負載提供所需的機械功率和扭矩。由于軸流泵的功率隨流量減小而增加，當流量等于0時，功率達到最大值，因此，對于驅動大型軸流泵的電機來說，除了要為軸流泵提供足夠的功率和扭矩外，還必須滿足水泵對電動機起動特性的要求另外，由于泵類負載的負荷是變化的，因此要求電動機在輸入電壓、頻率等電量不變時，能夠自行調整工作狀態(tài)，滿足軸流泵的負荷要求軸流泵類負載一般為低轉速、大扭矩負載，在起動或水流情況變化劇烈時，可能會瞬時超載，因此還要求電動機有較強的過載能力。
Mitsubishi MR-J2S-40CP1種電動機運行原理的比較異步電動機定子三相繞組接到三相電源后，即在定子、轉子的氣隙內建立了以同步轉速旋轉的旋轉磁場。由于短路的轉子繞組被這種旋轉磁場的磁力線切割，轉子繞組內會產生感應電動勢，進而產生電丨流由于線圈處在旋轉磁場中，并載有感應電流，這樣轉子線圈必然會受到電磁力，從而產生一與旋轉磁場同方向的電磁轉矩。如果這個力矩有足夠的大小克服制動力矩的話，轉子就將沿著旋轉磁場方向旋轉，轉速為n同步電動機定子三相繞組接到三相電源、勵磁繞組接到直流電源并且同步電動機已起動后，在定子、轉子的氣隙內產生了兩個旋轉磁場，一個是定子旋轉磁場（轉速亦為另一個是轉子旋轉磁場（轉速為n）由于兩個磁場的相互作用，定子磁場就拖著轉子旋轉，電機就處于電動機狀態(tài)這時定子磁場超前于轉子磁場。如果轉子由其他原動機以轉速拖動，這時轉子磁場超前于定子磁場，那么定子端就會產生輸出的電流，向機、同步電動機都可以拖動軸流泵。
表i同步。異步電動機的工作特性比較對比項目同步電動機異步電動機轉速n不變隨負荷增加略有下降電磁轉矩M隨負荷增加而增加隨負荷增加而增加功率因數cosh隨負荷增加而下降隨負荷的增加先升后降效率Z略有下降略有下降1994-2015ChinaAcademic正是由于2種電機運行原理的不同，導致兩者結構的差異。定子部分2種電動機相似，轉子部分差異較大。同步電動機的轉子繞組為不封閉繞組，需要輸入勵磁電流；異步電動機的轉子繞組為一短接的封閉繞組另外，由于同步電動機起動的需要，在轉子磁極的極靴上還裝有一個籠形的起動繞組由于同步電動機的轉子較異步電動機復雜，導致在相同功率和極對數的情況下，同步電動機的價格較異步電動機高。另外，同步電動機需要直流的勵磁電流，因此同步電動機比異步電動機要多出一套勵磁及其相應的保護、控制設備，這也提高了水泵機組的造價?？偟膩碚f，同步電動機的結構較異步電動機復雜，配套設備也較多，水泵機組的造價也較高。
2種電動機工作特性的比較本文所述的工作特性是指電網電壓Ui勵磁電流If電網頻率乃為常值的情況下，電動機轉速、電磁轉矩、功率因數、效率與輸出功率之間的關系。分別為同步電動機和異步電動機的工作特性。
從圖中看出2種電動機在輸入電壓、頻率等電量不變時，可根據負荷的變化自行調整工作狀態(tài)，滿足軸流泵的要求。同時輸出功率在重荷區(qū)時，有以下對比結果：由表1可以看出，除轉速一項同步電動機略勝一籌外，其余幾項2種電動機并無多大區(qū)別。且異步電動機的轉差率s，在穩(wěn)定工作時的取值范圍僅為0~0.04，特別是對于大功率、低轉速異步電動機來說，轉差率約為0.01，電動機轉速降低很少，對水泵性能的影響不大因此，僅從工作特性上來說，異步電動2種電動機的起動和停機電動機帶動的水泵機組，在起動過程中的力矩平衡方程式可用下式來表示：總阻力矩；Mp為機組起動時的靜摩擦阻力矩；Mf為水泵轉子起動過程的轉矩；（GD2/4g）dk/dt為機組轉子的加速慣性轉矩上式可用表示。圖中M，是電動機起動轉矩，機組在起動前是靜止的，起動瞬間要克服機組轉子的摩擦阻力矩才能使水泵轉動起來，并逐漸加速，所以要求Mi>Ma起動后如電動機電磁轉矩Mm大于機組總阻力轉矩M，就能把剩余轉矩Mm-M傳給轉子，使其加速旋轉，故（GD2/4g）dk/dt又稱為加速慣性轉矩起動過程中各種轉矩示意圖異步電動機的電磁轉矩可用下式來表達：此電磁轉矩僅是轉差率s的函數，如中的Mm曲線所示。從中可以看出，只要異步電動機在起動瞬間未堵轉，那么就可保證它的起動，并使轉子加速當轉速達到某一值時，機組總阻力矩曲線與電磁轉矩曲線相交于A點，則Mm-M=0，即dk/dt=0，此時，n為常數，機組進入穩(wěn)定運轉狀態(tài)。異步電動機運行時和起動時的功率因數都是滯后的，所以對采用異步電動機拖動水泵的泵站，在起動第2臺及以后的電動機時，會引起較大的壓降同步電動機的起動一般分為2個階段。第i階段定子繞組接至交流電網，使同步電動機作為異步電動機起動（異步起動）。第2階段，當電動機轉速達到同步轉速的95%時，將轉子的激磁繞組接入直流電源，使電動機牽入同步，并轉入穩(wěn)定運行。在異步起動階段，除起動繞組所產生的轉矩MD之外，勵磁繞組（此時相當于一個單相繞組）中的感應電流與氣隙磁場相*Mf.單軸轉矩的特點是，在轉差率s =0.5的附近（<0.5處）產生一個負的轉失矩這樣，由于單軸轉矩的影響，電動機的合成轉矩曲線將在0.5的附近發(fā)生明顯的下凹，形成一個“最小轉矩”見因此，如果起動負載較重，以致超過電動機的最小轉矩，則電動機就可能在一半同步速率A附近被“卡住”而不能繼續(xù)升速為減小單軸轉矩，可在勵磁繞組中串入一個限流電阻，等轉速超過0.5ns以后，再將此電阻逐步切除。當轉速接近9覽同步轉速（即轉差率s=0.05，其對應的電磁轉矩稱為牽入轉矩，如中的M2）時，如果M2>M則可投入勵磁，牽入轉矩將轉子牽入同步。
Mykrolis DSSAE 100 DSSAE100 Inbliflow Flow Cntrl
Allen Bradley 2071-AP2 /A 2071AP2 Kinetix 3 Servo Drive
Millipore FSFAE100BU00 Digital Flow
Allen Bradley 8520-ENET /01 8520ENET
Emerson Control Techniques SKA1100025 VFD 1/3HP
HEIDENHAIN ROD 420.0000-600 ROD4200000600 Motor
Baldor MA2A05TR-RM20 MA2A05TRRM20 Macro Drive
Generic Automation BEP-3007265 BEP3007265 PC Board Assy
MINT OMRON 3G3RV-A2004-AV1 3G3RVA2004AV1
Mykrolis InbliFlow II Digital Flow DSMAL 100 DSMAL100
Mykrolis InbliFlow Digital Flow DSSAL 100 DSSAL100
Druck Pressure Transmitter 16-A-2-N-S-F-LHBT 16A2NS
Sanyo Denki PV2A015SMT1P50A01 Servo Amplifier
Kawasaki 9EA-31 9EA31 Robotics Board
MKS 2179A12CL1BK MASS FLOW CONTROL
FUJI ELECTRIC FVR0.4E11S-4 FVR04E11S4
Mitsubishi MR-J2S-40CP1 MRJ2540CP1 AC SERVO
Siemens 6FC5250-4BX10-4AH0 6FC52504BX104AH0 Card
HAAS LASER CONTROL BOARD 18-06-66-01 /B 18066601
SEALED ROBOX AS5023.021 AS5023021 Motion Control
MINT SANYO DENKI SDNM-MCA SDNMMCA MULTI CONTROLLER
Kawasaki 10999-TL00 10999TL00 PCB Robotics Board
Kawasaki 50607-1351 506071351 PCB Servo Amp Board
Kawasaki 50999-1100 509991100 PCB Robotics Board
Kawasaki 50999-1607 509991607 PCB Robotics Board
SEALED Reliance Electric 0-51849-1 0518491 Board
PARKER Servo Amplifier AR-04AE AR04AE
NACHI UM080 SERVO BOARD
Mitsubishi MR-H40B MRH40B AC Servo Drive
