交流异步电机软起动及优化节能控制技术研究

2017-04-13 14:46:14 大云网　点击量：评论 (0)

核心提示：　　目前在工矿企业中使用着大量的交流异步电动机，包括低压电动机和中压电动机相当多的异步电动机及其拖动系统还处于非经济运行　　目前在工矿企业中使用着大量的交流异步电动机，包括低压电动机和中

　　而另一方面，却由于电压的降低，使空载电表软起动器与传统降压起动器的比较产品主要性能数字式软起动器磁控降压起动器自锅降压起动器起动特性软特性用户可以调整特性较硬不能调整硬特性不能调整起动电流特性曲线一一设定的起动电，……

　　流二巡兰一贫电流，不可调。N二人：艾少一书仁二下丛头，起始电压一任意可调左右用户不能调左右用户不能调整献卫几起动冲击电流无次，约为电机额定电流次，约为电机额定电流的倍入的倍起动电流一用户可视负一八以上，不能调整一以上，不能调整载轻重调整电机转矩特性没有冲击转矩，力矩匀速次冲击转矩后，力矩匀勺知跳沃上升，有次冲平滑上升速平滑上升击转知负载适应能力强一般较差能否频繁起动可以一般不能一般不能起动方式限流软起动或电压斜坡区域恒流软起动分段式恒压起动起动任选执行元件电力电子器件磁饱和电抗器（磁放大自藕变压器控制元件和控制方位高性能单片计算机继电器及普通电子元件继电器式模糊控制继电电子控制继电控制整机重量体积轻小较重较大重大外接电缆数量根（进出）根或根（w以上根进出）为进出）交流异步电机软起动及优化节能控制技术研究流和铁损大幅减少。

　　在这种情况下，电动机的总损耗就可降低，定子温升，运行效率和功率因数同时得到改善。

　　由此可见，电动机的运行经济性与电动机负载率同运行电压是否合理匹配关系极大。

　　理论分析表明电动机的力能指标运行效率与功率因数与其端电压之间存在如下的数量关系沪津远只攀丝翼卫气3一乙二爷摆奥粤一口一甲式中和为电动机额定工况和降压运行的转差率甲沪为电动机额定工况和降压运行的功率因数刀和刀为电动机额定工况和降压运行的效率为电动机的调压系数，认（和为电动机额定电压和降压运行时的实际电压为电动机的空载电流系数，而人和为电动机的额定电流和空载电流）。

　　从式难看出并不是所有的降压行为都能达到节电的目的，只有当电压降低程度大于转差率及功率因数上升程度时，才能使运行效率提高。

　　实际上，电动机效率随电压降低而变化的关系呈马鞍形曲线，对应于每一个输出功率（或负载系数），必然存在一个最佳调压系数当二凡时，电动机的损耗最低，效率最高。

　　称为电动机的最佳电压调节系数。

　　不同负载下最佳电压调节系数可按电动机的负载系数刀由下式确定川艺式中艺尸为电动机额定负载时的有功损耗（尸。

　　为电动机的空载损耗为计算系数，二一乏尸凡为电动机的机械损耗（月为电动机的负载系数，口（八尸为电动机的输出功率，尸为电动机的额定功率文献给出了轻载电动机采用降压节电措施后，节约电能的计算公式为节约的有功功率尸为（芝一尸一艺一节约的无功功率么Q为一口。）尸一击口。

　　卜式中口为电动机带额定负载时的无功功率为电动机的空载无功功率节约的电能为么通二丑尸式中殉为无功经济当量，当电动机直连电机母线瓜一二次变压取从二三次变压取从一为电动机年运行时间（优化节电的控制依据率因数（衬控制法最早出现的异步电机优化节电器为沪功率因数控制器，其原理是通过检测电动机运行中的沪值，与预先设定的基准值比较，当实际值低于设定值时，说明电动机为轻载，通过降低电动机的端电压来提高华，直到实际的。0 5明测量值达到设定值为止，实现了节电沪数值高表明是重载，则升高电机端电压，以保证轴上的输出功率。

　　这是一种间接节电法控制对象是电动机的功率因数，而目的是节电。

　　由于交流异步电机的最佳功率因数在全工作范围内呈曲线变化不同制造厂生产的同一规格的异步电机的功率因数呈一定的离散性同一台电机在其寿命期不同阶段，在同一工况下的功率因数也呈现一定的离散性，这就给设计和调整带来一定的困难。

　　故这种方法不能达到最佳节电效果，并且理论与实践都已证明，过高的功率因数值对于异步电机来说，并不节电。

　　最小输入功率法交流异步电机工作时，从电网输人的电功率一部分转换成电机轴上的机械功率八输出，另一部分则是自身的损耗尸，，包括铁耗与铜耗两部分。

　　其中铁耗与输人电压的平方成正比，而铜耗则与其电流的平方成正比，只有在铜耗等于铁耗时，电机的效率最高，损耗最小。

　　最小输人功率法的原理就是在电机工作的任一负载点上，在保证轴上机械功率输出的前提下，通过降低电机的端电压而减小电机自身的损耗，从而达到节能的目的。

　　虽然降压可以降低铁耗，而当电压降到一定程度之后，若继续下降，则电流又要增加，因而又增加了铜耗。

　　通过微机自动寻优，让铁耗和铜耗都维持在最低的水平，也即电压与电流的乘积输人的电功率达到最小值，实现最优节电目的。

　　（3）突加负载控制当电动机轴上的负载急剧上升时，又要能在极短的时间内将电压提升到额定值，保证轴上里鱼丝丛主应担月第_.感豁韶翻有足够的功率输出，否则电机就会发生堵转现象。

　　所以微处理器在进行输入功率优化控制的同时，又监视负载功率的变化率，一旦负载功率的变化率超过预先设定的阂值时，即判定为突加负载，立即提升电机端电压，保证电机对负载变化的快速响应能力。

　　优化节电的适用对象对于电机转速无严格要求，及不需要调速运行的场合，特别是对于经常大幅度变动的负载，或者长时间处于轻载或空载的电动机，例如轧钢机锻压机抽油机等负载，使用优化节电技术，可以收到明显的节电效果。

　　其节电量视电动机的负载系数及轻载运行的时间长短而定。

　　降压起动优化节电计算实例为一台轻载运行的一型电动机配置一套优化控制系统，着重计算其起动性能参数和节电效果。

　　一型电动机的原始数据额定功率尸、二额定电压二额定电流人二额定转速最大转矩倍数二最大转矩额定转矩起动电流倍数堵转电流额定电流二起动转矩倍数堵转转矩额定转矩二额定效率刀额定功率因数沪、二电动机额定负载时的有功损耗艺、二电动机的空载损耗尸。

　　首先必须改变电动机的外特性，新的外特性必须使电动机有一个宽广的稳定的调速范围。

　　一般要采用高转差率电机，交流力矩电机或在绕线式电机的转子绕组中串接电阻的方法，并且要加上转速闭环控制，才能进行稳定的调速。

　　其次是要将调速过程中由于转差功率引起的转子的温升很好地导出机外，才能实现长期稳定工作。

　　这里可采取旋转热管结构，也可采取特殊风道冷却结构，都是行之有效的方法。

　　在电力电子技术高速发展的今天，变频调速装置的价格已不再昂贵的情况下，再考虑调压调速，似乎已无多大的现实意义了。

　　具有泵控制功能，可避免或减小液流喘振和水锤效应具有相平衡和电源电压自动补偿功能具有完善的保护报警功能起动方式起动电压起动电流额定电流及负载类型等参数均可设定具有远方控制及联网通讯功能自诊断功能。

　　经过在不同工业现场的长期使用，取得了可观的经济效益。

　　结论智能马达优化控制器系列在对交流异步电动机软起动和优化节电技术长期深人研究的基础上，研制成功了智能马达优化控制器系列），适配电机功率从一该控制器采用了16位马达控制专用单片微处理器具有完善的检测控制功能主功率器件则采用具有世界高技术水平的专利产品集成移相调控晶闸管模块，该模块突破以往晶闸管模块的概念，将复杂的移相控制电路与晶闸管管芯创造性地集成为一体，组成一个完整的电力移相调控的开环系统。

　　用它组成的控制器，不但使体积大大缩小，而且增加了设备的可靠性和抗干扰的能力。

　　在技术上更是集众家之长，并大大突破国内外同类产品的功能，除了起动保护，优化节电外，还增加了风机水泵类负载的调速功能，抽油机间歇工作节电功能，无功功率就地补偿功能。

　　尤其是完善的保护功能过电流过电压过负载短路接地缺相相间不平衡及功率模块超温和电机超温保护等功能，是电机安全经济运行的保护神。

　　该控制器具有以下功能特点位微电脑智能化控制，键盘设定，数码显示，操作简单直观起动，软停车功能，有效减小起动冲击优化马达运行方式，节电改善功率因数风机水泵类负载的调压调速闭环控制功能（l）电子式软起动器结构简单，较之传统的起动器，自祸变压器起动器篓拳育无触点无噪音重量轻体积小，起动电流及起动时间可控制，起动过程平滑等优点，并且维护工作量小。

　　当电动机空载或轻载时，节能效果显著，特别适用于短时满载，长时间空载的负载。

　　对于高转差电机，实心转子电机，力矩电机等，尤其是在带风机水泵类负载时，有较好的调速性能，但不适用于普通的笼型电机调速。

　　采用智能控制器，具有完善的电机保护功能，保护整定值设置方便，保护性能可靠。

　　其最大缺点是由于采用晶闸管移相控制，故对电网及电机均存在谐波干扰。