交流異步電機軟起動(dòng)及其優(yōu)化節能控制技術(shù)介紹

(3)突加負載控制

當電動(dòng)機軸上的負載急劇上升時(shí)，又要能在極短的時(shí)間內(100ms)將電壓提升到額定值，保證軸上有足夠的功率輸出，否則電機就會(huì )發(fā)生堵轉現象。所以微處理器在進(jìn)行輸入功率優(yōu)化控制的同時(shí)，又監視負載功率的變化率，一旦負載功率的變化率超過(guò)預先設定的閾值時(shí)，即判定為突加負載，立即提升電機端電壓，保證電機對負載變化的快速響應能力。

表2按最佳調壓系數進(jìn)行降壓后節省的電量計算值 電動(dòng)機負載系數β0.10.20.30.40.50.6

最佳電壓調節系數KUm0.3740.530.6470.7470.8360.916

節省的有功功率ΔP(kW)24.217.011.06.43.00.86

節省的無(wú)功功率ΔQ(kvar)386.5300.8224.8157.097.647.2

節省的綜合有功功率ΔP+KqΔQ(kvar)47.435.0524.515.88.863.7

U=UN時(shí)電機綜合功率損耗PC(kW)59.3462.0466.5372.8380.9390.82

節電率(%)79%56.4%36.8%21.7%11%4%

3.3優(yōu)化節電的適用對象

對于電機轉速無(wú)嚴格要求，及不需要調速運行的場(chǎng)合，特別是對于經(jīng)常大幅度變動(dòng)的負載，或者長(cháng)時(shí)間處于輕載或空載的電動(dòng)機，例如軋鋼機、鍛壓機、抽油機等負載，使用優(yōu)化節電技術(shù)，可以收到明顯的節電效果。其節電量視電動(dòng)機的負載系數及輕載運行的時(shí)間長(cháng)短而定。

3.4降壓起動(dòng)優(yōu)化節電計算實(shí)例

為一臺輕載運行的Y1600—10/1730型6000V電動(dòng)機配置一套優(yōu)化控制系統，著(zhù)重計算其起動(dòng)性能參數和節電效果。

Y1600—10/1730型電動(dòng)機的原始數據：額定功率PN=1600kW，額定電壓UN=6.0kV，額定電流IN=185A，額定轉速nN=595r/min;最大轉矩倍數=最大轉矩/額定轉矩=2.22，起動(dòng)電流倍數=堵轉電流/額定電流=5.53，起動(dòng)轉矩倍數=堵轉轉矩/額定轉矩=0.824，額定效率ηN=94.49%，額定功率因數cosφN=0.879。電動(dòng)機額定負載時(shí)的有功損耗ΣPN=93.3kW，電動(dòng)機的空載損耗PO=29.6kW，電動(dòng)機的空載電流IO=46.25A，電動(dòng)機帶額定負載時(shí)的無(wú)功功率QN=918kvar，電動(dòng)機的空載無(wú)功功率QO=480.6kvar。

(1)輕載運行降壓節電效果計算

①不同負載系數下，電動(dòng)機的最佳調壓系數KUm的計算按式(3)進(jìn)行，計算結果示于表2：

②當U=UN時(shí)，不同負載系數下，電動(dòng)機的綜合功率損耗ΣPC的計算按式(7)進(jìn)行[1]，計算結果示于表2。ΣPC=PO+β2(ΣPN-PO)+KQ[QO+β2(QN-QO)](7)

③按最佳電壓調節系數進(jìn)行調壓后節省的電量計算按式(4)、式(5)和式(6)進(jìn)行，計算結果示于表2。

(2)降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機起動(dòng)特性估算

由電動(dòng)機的原始數據得知，電動(dòng)機直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)參數如下：起動(dòng)電流IK=5.53IN，起動(dòng)轉矩MK=0.824MN。

①采用降壓起動(dòng)時(shí)，調壓系數KU的確定：

KU=(8)

式中：Un為電動(dòng)機電壓，V;

UN為電動(dòng)機額定電壓，UN=6.0kV

Mn為生產(chǎn)機械要求的最小起動(dòng)轉矩，當采用輕載起動(dòng)方式時(shí)，Mn≥0.2MN。

代入有關(guān)數據，得KU==0.493。

②采用降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)參數計算

起動(dòng)電流In=KU·IK=2.72IN

起動(dòng)電壓Un=KU·UN=0.493UN=2960V

起動(dòng)轉矩Mn=KU2·MK=0.2MN

③降壓起動(dòng)的節電效果計算

直接起動(dòng)時(shí)從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率QK為[1]

QK=(9)

代入相關(guān)數據，得

QK=

=10631.6kvar

降壓起動(dòng)時(shí)從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率Qn為[1]

Qn=(10)

代入相關(guān)數據，得

Qn=

=2579.7kvar

節約的無(wú)功功率△Qn為：

△Qn=QK-Qn=8052.1kvar

電網(wǎng)傳輸△Qn所消耗的有功功率△Pn為：

△Pn=KQ·△Qn=0.06×8052.1=483.1kW

降壓起動(dòng)的無(wú)功節電率λ為：

λ=×100%=×100%=75.7%

4異步電動(dòng)機的調壓調速

異步電動(dòng)機的調壓調速屬低效調速方式，因為在調速過(guò)程中始終存在轉差損耗，因此調壓調速有很大的限制，不是任何一臺普通的籠型電機加上一套晶閘管調壓裝置，就可以實(shí)現調壓調速的。

首先必須改變電動(dòng)機的外特性，新的外特性必須使電動(dòng)機有一個(gè)寬廣的穩定的調速范圍。一般要采用高轉差率電機，交流力矩電機或在繞線(xiàn)式電機的轉子繞組中串接電阻的方法，并且要加上轉速閉環(huán)控制，才能進(jìn)行穩定的調速。

其次是要將調速過(guò)程中由于轉差功率引起的轉子的溫升很好地導出機外，才能實(shí)現長(cháng)期穩定工作。這里可采取旋轉熱管結構，也可采取特殊風(fēng)道冷卻結構，都是行之有效的方法。

在電力電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，變頻調速裝置的價(jià)格已不再昂貴的情況下，再考慮調壓調速，似乎已無(wú)多大的現實(shí)意義了。