SIEMENS 湖南环辰泰瑞电气设备有限公司
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3、节能方式
电动机在运行期间,有很大的节能空间存在,特别是轻载和一些变载负荷拖动中(如钢板冷轧机、抽油磕头机),如果实施节能控制,节电率可达5%—38%。
目前国内电机节能器的研究非常活跃,但在产业化方面远远落后于国外公司。因此,为加快国内节能器的发展,在国家十五计划中,惦记系统节能方面的投入高达500亿元左右。
电动机节能措施很多,比如①选用高效电机,我国生产的YX系列电机平均效率较Y系列电机高3.0%,比JO2系列电机平均效率高3.4%。且优选高压高速鼠笼型电机。②减少所选电机的浮装容量,杜绝“大马拉小车”现象,使电机负载率始终保持在80%以上。③采用串级调速节能、变较节能、变频调速节能、变压节能等等。
目前,在上述诸多节能措施中,晶闸管软启动器应用日益广泛,在轻载和变载拖动系统中节能效果十分明显,归纳节能控制方法有如下几种:
3.1、恒功率因数控制
电动机在满压轻载运行时,由于负载率很低,电机铜损、铁损比例增加,功率因数下降,电机有效用电率下降(电机效率下降)。在轻载时如果降低输入电压,减少电机主磁通,电机的铁心损耗及磁化电流将减少,从而电机的效率、功率因数将得到提高。为此组成功率因数闭环控制系统可以有效地进行节能控制。
(1)通过比较器,求еi= - 0,△еi =еi-еi-1。其中 0为给定功率因数角, 为负荷功率因数角,еi为被控功率因数角实时偏差,△еi为被控功率因数角实时变化率。
(2)设调节静差为bp
(3)调节步距h=0.02秒,步距移相角为αγ
(4)在еi<- bp条件下,按α(k)=α(k-1)-αγ调节,并对α(k)限幅,取αxmin=αmin。
(5)在еI>+bp条件下,按α(k)=α(k-1)+αγ调节,并对αx限幅,取αxmax=αmax,
αx=f(еi)调节曲线如图3所示。
这种控制算法的优点:①调节平缓,无阶跃冲量;②αx较小限幅在给定负荷功率因数角Φ,即永远使αx≥αmin,避免了感性负荷条件下的“半波整流现象”发生。③αx较大限幅在αmax,既起到了轻载时的节能控制,又避免了“停车现象”的发生。④没有调节参数的现场整定问题。
3.2、间歇控制机制
有些场合。如油田活塞式抽油机,当油泵“再装率”很低时,为减少抽油机无效行程,提高电机工作效率,软启动器可采用间歇控制机制。即当检测到抽油机特轻载时,发停车令,间歇一定时间后再重新软启动。
3.3、非线性调压控制
对于钢板冷轧机,负载转矩在满载和空载间转换,如果电动机始终满压工作肯定费电,如果降压工作,在突加负荷时较有可能造成无故障停车,或过载能力低造成铜损耗增加过载保护动作。所以,针对这类负荷应采用非线性调压控制。
定义
定义非线性数据表kp=tabel( )
根据负载变化率 ,按下式控制移相调压角
;当 0
;当
;当
3.4、回馈制动控制
磕头机(油田抽油机)有两个工作状态:一个是电动机驱动机械设备运动,磕头机从电网吸收电能(电表正转),另一个是释放能量(机械势能,井下负压),由机械设备带动电动机运动,是一个发电的过程(电表反转)。就是说,磕头机在相当一段时间内,要把势能变为电能回馈电网。异步机在电动工作状态,定子电流 滞后电源电压U1功率因数 900,从电网吸收有功功率 和吸收无功功率 ,异步电机工作在回馈发电状态时,定子电流 滞后电源电压U1功率因数 >900,向电网回馈有功功率 ,同时从电网吸收无功功率 。所以当电机工作在回馈制动状态时,定子绕组必须接在电网上,由电网担负这部分滞后性的无功电流或无功功率。如果异步电机定子绕组不接在电网上,由于得不到必需的无功功率,当然也就发不出有功功率。即当检测到功率因数角 >900时,对异步电机进行全压控制,使电机从电网充分吸收无功功率,同时向电网充分回馈有功功率。利用负荷特点通过回馈制动控制策略达到节能目的。
顺便,就应用节能变频器、节能软启动器在磕头机中“不节能”的网上争论在此谈一下作者的观点:①节能变频器和节能软启动器,节能是毋庸置疑的;②普通节能变频器、普通软启动器非通用型,对轻载负荷均有明显的节能效果;③节能变频器、节能软启动器在磕头机应用中不节能,甚至比不用节能器还费电,这种现象确实存在。但这是用户在节能器的选型上有问题,是电机工作在发电状态,节能器没能提供电机向电网吸收无功功率和回馈有功功率通道所致。
4、运行方式
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1,星三角起动(采用接触器):属于有级减压起动,是三角形运行的三相异步电机为了降低起动电流,采用星形接线起动,起动后改为三角形运行,在起动和切换过程时会产生冲击电流。并且起动电流不可调。
2,软起动(采用软起动器):是靠单片机控制晶闸管的导通角,实现电压从零平滑上升,起动电流、电压、时间在一定范围内可调,从而达到平滑起动,减小对电网冲击的特点。
(遥想当年曾经有一段时期痴迷于画晶闸管调速波形图,画得不亦乐乎,基本是满分+范图的节奏,现在真是对不住老师的辛勤教导,几乎忘得一干二净了表情。)
软起动器的特点:
(1)软起动器在起动电机时,通过逐渐增大晶闸管导通角,使电机起动电流从零线性上升至设定值。无冲击电流。
(2)软起动器可以引入电流闭环控制,使电机在起动过程中保持恒流,确保电机平稳起动。恒流起动。
(3)软起动器可以根据负载情况及电网继电保护特性选择,可自由地无级调整至较佳的起动电流。
所以,在很多特殊场所内的设备,尤其是需要考虑电网冲击的建筑内,设备控制方式均采用了软起动。多年前,曾经就遇到过一个案例,某一设备产品的经销商,可能由于初涉行业,在与客户方确认时未关注设备的安装使用场所,选择了低配的设备起动控制方式,而客户方恰恰是一家综合性的医院,在综合医院建筑设计电气规范内,有明确的关于用电设备用电负荷要求,由于起动方式的不同,设备运行产生了冲击电流,进而影响到了整个工程的验收进度。后来,我们协助到现场进行改造,在设备的控制箱外单独配置了软起动箱,更换安装为软起动控制方式,从而顺利解决了设备起动控制问题表情。
3,变频起动(采用变频器):
变频器实际和软起动器是两种完全不同用途的产品。
变频器是用于需要调速的地方,其输出不但能改变电压,而且同时改变频率;软起动器实际上是个调压器,用于电机起动时,输出只改变电压,并没有改变频率。所以变频器具备所有软起动器的功能。但是,它的价格就要比软起动器贵得多,结构也复杂得多。
所以,当客户需要优于星三角起动配置的方案时,我们首先推荐的就是软起动配置。
选型方面,就由西门子3RT系列接触器,华丽丽的升级为西门子3RW系列软起动器!
什么?你说如果客户还有其他要求呢?那么再次拉轰高端的升级方案,就留到下回分解吧。
有请今天的主角登场(鼓掌表情表情):西门子3RW系列软起动器
1,看看“3RW们”在仓库内的货架上整装待发,这里不得不吐槽下,“他们”全部来自远方,每一个的标签印刷着“Made in Germany”, 所以宝宝心里苦啊,不得不提前通知采购备货,什么时候像3RT系列接触器一样国产化就好了。
附件 1仓库货架上的软启动.jpg
2,3RW系列软起动器的正面、侧面。由于拍摄水平、时间、地点不同,大家将就下吧,还有些比较模糊的照片我自己也看不清楚了,就没有上传。
附件 2软启动器正面.jpg
附件 3软启动器正面.jpg
附件 4软启动器正面.jpg
附件 5控制箱 软启动器照片.jpg
附件 6软启动侧面.jpg
3,相关的西门子3RW系列软起动器资料,供大家参考: