新穎高效的交流電機調速裝置

摘要：重點(diǎn)介紹了內反饋繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機調速裝置。該裝置是應用現代電力電子技術(shù)控制內反饋繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機的一種新穎調速系統，其經(jīng)濟效益和社會(huì )效益顯著(zhù)。同時(shí)給出了2000kW大型繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機的調速裝置實(shí)例。

關(guān)鍵詞：電機調速；內反饋；斬波；晶閘管

1 引言

隨著(zhù)變流技術(shù)和電力電子器件的飛速發(fā)展，國內近幾年（以北方公司為代表）悄然興起一種以繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機為控制對象的內反饋交流調速系統。在一些領(lǐng)域，它成為傳統串級調速的換代產(chǎn)品，已在幾十家水廠(chǎng)和電廠(chǎng)運行，并獲得極大成功。大量的測試實(shí)驗報告表明，該系統節電效果顯著(zhù)，有很高的經(jīng)濟效益；它啟動(dòng)特性好、對電網(wǎng)污染小、效率高、運行控制可靠、成本低、投資回報率高。而進(jìn)口的同等容量的其它調速設備價(jià)格昂貴，維護比較困難。因此，這種內反饋調速系統便有了它極其廣闊的發(fā)展空間。

2 裝置性能

2.1 適用范圍

該系統最適用于水廠(chǎng)和電廠(chǎng)的高電壓、大容量繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機。同時(shí)也適用于恒轉矩類(lèi)負載的繞線(xiàn)式電機，如提升、起重電機等。電機的容量為200～2000kW。

2.2 技術(shù)指標

調速范圍最高轉速/最低轉速=2，例如，4極電機可從750r/min～1480r/min連續調節，這在實(shí)際工程應用中已經(jīng)滿(mǎn)足需要；

平均效率 90％（包括電機）；

最高節電 45％；

諧波分量 5％；

靜差率 1％（加閉環(huán)后）；

投資回收年限 2年。

3 內反饋調速原理

內反饋調速的實(shí)質(zhì)在于將部分轉子功率（稱(chēng)為轉差功率）通過(guò)調速裝置和置于電機定子內的第三繞組，亦稱(chēng)調節繞組（調節繞組是通過(guò)多層嵌套方式安置在電機定子槽中的）反饋給電網(wǎng)。轉子通過(guò)調速裝置反饋給調節繞組的功率越多，則余下來(lái)轉化為軸功率輸出的就越少，電機轉速越低。反之，轉子反饋給調節繞組的功率越少，電機的軸功率輸出則越多，電機轉速越高。因而通過(guò)改變轉差功率使電機轉速得以連續調節。和傳統串級調速相比，省去了一個(gè)逆變變壓器，進(jìn)一步實(shí)現了節能和節材。

如果從能量平衡的角度考慮，則更容易理解這一原理。圖1是忽略了損耗功率的理想狀態(tài)。Ps為轉差功率，Pe為定子功率，兩者之和P是電機額定功率。開(kāi)始時(shí)，電機是以滿(mǎn)功率全速運行，如圖1（a）所示。在這種狀態(tài)下，從電網(wǎng)吸收的定子功率約等于軸輸出功率，轉差功率為零。進(jìn)入調速狀態(tài)后，如圖1（b）所示。轉差功率Ps漸漸加大，由于調速裝置吸收的轉差功率通過(guò)調節繞組反饋給電網(wǎng)，因而定子功率Pe相應減少，軸輸出功率也減少，轉速漸漸下降。反之，當轉數調大時(shí)，轉差功率Ps減少，而定子功率Pe相應增大，軸輸出功率增大，電機從電網(wǎng)中吸收的功率也相應增大。當轉差功率Ps減少到零時(shí)，電機又回到了全速運行狀態(tài)。

(a) 不 調 速 狀 態(tài)

(b) 調 速 狀 態(tài)

圖 1 內 反 饋 調 速 的 能 量 原 理