绕线式电机节能分析与应用

绕线式电机节能分析与应用(山东泰钢集团超微粉 尚军生)摘要：本文介绍了变负载进相器成功解决了突变式负载工况下的绕线电机就地补偿难的问题，分析了WVP 变负载进相器的工作原理、性能特点、基本维护以及使用注意事项。关键词：WVP 变负载进相器；工作原理；性能特点。一、 前言：在我国，电机所耗电能占整个工业用电的 60%68%，电机等感性负载所引起的无功损耗是电网无功损耗的主要来源，而大中型绕线电机又是许多企业的主要用电设备，因此，如何减少大中型绕线电机造成的无功损耗成为许多工业企业节能降耗的关键。目前，国内针对绕线式电机的就地无功功率补偿方法主要有三种：电机定子侧并联电容器、电机转子回路串接旋转式进相器和电机转子回路串接静止式进相器等。这三种补偿方式主要适用于电机负载基本恒定或缓慢变化的场合，对电机负载转矩变化剧烈的应用场合，却不能取得理想的补偿效果。泰钢集团60万吨矿渣微粉生产线3150KW电机采用了湖北万洲电气集团自主研发的新型 WVP 变负载进相器，解决了突变式负载工况下的绕线电机就地补偿难的问题，同时也能够对缓慢变负载及恒定负载的绕线电机进行有效的就地补偿。二、WVP 变负载进相器1、工作原理：WVP 系列变负载进相器串接在电机转子回路中，通过采集电机的运行电流、电压信号判断电机的运行状态，并将此状态信息与转子电流传感器采集到的转子电流信号及工频电压提供的同步信号同时送入单片机进行处理，根据电机的运行状态自动调整补偿量，实现动态补偿。适时发出的触发指令并经过触发板的放大，控制由 12 只晶闸管组成的交交变频装置，将工频电源变为和转子电流同频率，并且相位超前的电势叠加到电机转子回路中，改变转子电流与转子电压的相位关系，通过磁场进而改变电机定子电流与定子电压的相位关系，减小功率因数角，最终使电机本身的功率因数得以提高，定子电流得以下降，达到对电机补偿的目的。当电机在某一负载下运行时，其转子电流为 I2e、定子电流为 I1e,向量图如下所示：I1UI2eI1eI2ImI112定子、转子电流基本相量关系图图中的变量含义如下：I1：定子电流向量I2：转子电流向量U：电压向量I1e：定子电流额定向量I2e：转子电流额定向量Im：激磁电流向量1：电机额定功率因数角2：补偿后功率因数角从电机学我们知道，激磁电流 Im 由关系式 Im= I1e - I2e，从向量图可得出 Im。当变负载进相器的电势叠加在转子回路后，转子电流的相位变为图中的 I2。由于负载不变，激磁电流 Im 不变。此时的定子电流 I1 由关系式 I1=ImI2 从向量图可得出 I1，如图所示。从图中可以看出 I1 的功率因数角和幅值都比I1e 小，说明电机的功率因数有所提高，定子电流有所下降。2、 WVP 变负载进相器的性能特点1）采用先进的交-交变频技术和微机控制技术,可靠性高。2）功率因数从 0.900.99 可连续设置，能自动将电机功率因数补偿到任一设定值。3）采用优化的功率因数闭环控制，使动态补偿精度达2%。4）降低电机定子电流 1525，降低线损、铜损 2040。5）电机无功功率降低 60%以上。6）电机的温升显著降低，过载能力及效率大为增强。7）对不同工况的补偿适应性强于现有补偿装置。采用优化功率因数闭环控制，动态响应速度快，自动调节补偿量，从而克服了其它补偿装置所存在的补偿效果随电机电流的波动或负载变化而变化的不足，其补偿精度高、效果好。8）对不同负载变化响应时间2ms。9）完备的保护功能：输出失流保护、超温保护、外部故障输入保护和转子缺相保护等。对每种保护均有相应的故障代码显示输出，方便用户判断处理。10）齐全的联锁功能：开机联锁使条件不具备时，电机不能起动；投入联锁使电机没有起动完毕时，WVP 不能投入；跳闸联锁使电机在 WVP 出现重大故障时跳闸停机。11）用户界面友好，操作方便。结构设计紧凑、占地面积小。安装、调试及日常维护方便。3、使用注意事项1）、主电机起动前必须合上进相器内的空气开关（QF1），使进相器通电，否则，主机无法起动（按起动按钮无效）。2）、严禁在主机运行期间切断进相器电源断开进相器内的空开 QF1 或切断进相器所接的 380电源。否则，会导致主电机停车。3）、当设备大修后或进相器停用一段时间又重新启用时，第一次进相前应观察柜内控制单元上各指示灯是否正常，才可投入进相。4）、进相后，当电机定子电流出现大幅摆动时，应立即退相，查出原因并检修后才可再投入使用。5）、严禁频繁进相、退相，每次重复操作间隔不得少于 1 分钟。6）、严禁随意插拔控制板。7）、进相器检修不得在进相状态下进行，发现问题应立即退相。8）、必须严格遵守“先起动，后进相”的开机顺序，及“先退相，后停机”的停机顺序，不得反序操作。9）、进相器故障的查找顺序为：先查弱电、后查强电，即先检查控制单元（控制板）是否正常，控制单元正常后，再查强电控制回路的故障。4、日常维护1）、要经常检查进相器冷却风机是否停转，若停转则及时退相，检修或更换风机，以免烧坏晶闸管。2）、要定期检修进相器内的两个大接触器的触头，以延长接触器的使用寿命，保障进相器及电机安全运行。3）、要定期吹扫、清理进相器内的灰尘，以免过多的积灰影响进相器内晶闸管和变压器的正常散热以及控制单元的正常工作。尤其在进相器停用一段时间又重新起用时，必须清理。三、结束语： 立