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高压电机变频改造
编辑:山东bifa88电机 来源:必发88官网 发布日期:2019-09-17 05:58

  

  
  
高压交流变频调速技术为90年代以来迅速发展起来的一种新型的电力传动调速技术,在高压交流电动机的变频调速领域得到了广泛(extensive)应用,其技术与性能优于其它任何一种调速方式,变频调速凭借其显着的高效率(efficiency)、高精度(精确度)、高节能效益、宽范围的调速性能,以及完善的电力电子保护功能,易于实现自动的通信功能,得到了广泛的推广与应用。
1、节能原理
  1.1 变频原理
  高压变频器采用先进的功率单元进行串联叠加的方式,主电路的开关元件为大功率(High-power)IGBT,空间矢量多重化的PWM技术,由数个单元串联形成每相,每个功率单元所输出的电压波形以及其串联后输出的相电压波形,能够得到数十个不同的等级电压,在增加电压等级的同时,每个等级的电压值大大降低(reduce),从而减小了dv/dt对电机绝缘(insulated)的破坏,并极大的削弱了输出电压谐波的含量,由于电压等级数量的增加,也极大的改善了变频器的输出性能,输出波形几乎接近于正弦波,不存在电网污染,符合IEEE519―1992对电压、电流谐波失真的严格要求,因此“串联叠加”变频器对同一电网上用电的其他电器设备不会产生谐波干扰,纯净的功率输入能够免去耗时的谐波、共振分析,从而也节省(spare)了安装去除谐波装置的昂贵费用。


  1.2 节能原理
  将循环泵电机改为变频调节,在输出量满足工艺要求的情况下,能够节约大量的电能,节电的比例可通过理论计算得出,通过泵与风机类负载的工作特性可知,其流量与转速成正比:,其电机轴功率与转速的立方成正比:由变频器的工作原理可知,其转速与频率成正比:,其中Q为流量,N为转速,P为轴功率为频率。当频率由50Hz变为40Hz下降(descend)20%时,由
  可知轴的功率只有原来的51.2%,节约了48.8%。
  以上只是在理想条件下的节电率,在实际使用工程中,由于各种运行工况的不同,节电效果也将会不一样,实际的节电效果和以上的计算结果将会有一定的出入,但从计算结果来看,节电效果较显着,值得改造。高压电动机梭型线圈绕制后,用收缩带,黄蜡绸带等绝缘材料包扎,目的是:保护线圈外绝缘、层间绝缘、匝间绝缘不至于损坏。在拉型机时免受模具夹具、鼻端销钉等摩擦,防止松动变形。
  2、变频安全性和优势
  2.1 变频(frequency conversion)安全性
  高压变频器实现了对电机的软启动,避免了在工频启动时所产生的巨大冲击电流与冲击转矩,对延长电动机与负载的使用寿命,减少对电网的冲击,从而保证机组正常的运行有着非常重要的实际意义。在变频器发生欠压、过压、过流、缺相、过热、短路、接地、过负荷等情况时,系统能自动的检测并及时的进行智能(intelligence)提示、报警或者保护,完整的运行保护体系可靠的保证了设备安全的运行。
  2.2 高压变频器的优势分析(Analyse)
  交流高压马达的直接启动会产生巨大的电流冲击、转矩冲击,在很短的启动过程中,转子笼型绕组以及阻尼绕组都将承受很高的热应力、机械应力,导致笼条的端环断裂;同时会造成定子绕组绝缘(insulated)的机械损伤与磨损,从而致使定子绕组的绝缘击穿,在直接启动时的大电流还会引起铁芯发生松弛,造成电机的发热增加,因为变频器(Variable-frequency Drive)可做到启动转矩高,并且平滑无冲击,对于延长电动机的使用周期,减少对电网的冲击,保证机组的正常运行是很有必要的。随着电厂的自动化程度不断的提高,运行工艺对辅助设备控制性能的改善也是十分迫切的,根据实际的需要,对风机、水泵利用高压变频器进行调速,既可以调节风机、水泵的流量,又可以极大的降低电能的消耗,从而既保证与改善工艺,又能够达到节能降耗的效果。
  3、进行高压电机变频改造的意义
  3.1 电动机实现了真正的软启动,可延长电动机的使用寿命
  在直接启动过程中,由于电动机笼条与端环将流过很大的启动电流(Electron flow),其值可以达到额定电流的4~7倍,在双鼠笼式电动机的启动过程中,外笼条与外端环将流过很大的启动电流,所产生的损耗会使笼条与端环产生200℃~300℃的高温,从而使得端环产生较大的热变形。高压电机高压电动机可用于驱动各种不同机械之用。如压缩机、水泵、破碎机、切削机床、运输机械及其它设备,供矿山、机械工业、石油化工工业、发电机等各种工业中作原动机用。端环的热变形将会使笼条受到一个弯曲应力,造成电动机笼条开焊、断裂。
  3.2 减少了对厂用电的冲击
  因为高压电机实现了软启动,而电动机的启动电流(Electron flow)只是额定电流,启动的时间延长,不会导致厂用电母线的电压降低。
  3.3 具有明显的节电效果
  在火力(firepower)发电厂中,为满足各种运行方式的需要,送风机、引风机、一次风机、增压风机、凝结水泵、给水泵、循环(continue)泵等设备都是按照最大运行方式的要求进行配置的,在低负荷运行时,机组这些设备只能够依靠调整入口挡板的开度、泵的出口门来调节风量、水流量,用挡板、出口门来调节风量、水流量将会有大量的电能浪费在克服挡板、出口门的阻力上,造成用电率增高,影响机组的经济运行。由流体力学基本定律可知:风机或者水泵的流量和其转速成正比,压力和其转速的平方成正比,轴功率和其转速的立方成正比。所以,在火力发电厂中,机组在不同的负荷运行时,风机、水泵可通过调整高压电动机的转速来进行调整风量、水流量,以获得到明显的节电效果。
  4、结语
  采用高压变频器对电厂高耗能的用电设备进行技术改造,不仅能够降低厂用电、供电煤耗,增加上网电量所带来的直接经济效益,而且设备以及机组的安全可靠性也会得到大幅度的提高,减少机组故障所带来的隐形经济效益。本文对高压马达变频技术的原理、节能、安全性等进行了讨论,给促进发展高压电机变频技术提供一定的参考。

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