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WVP变负载进相器工作原理及典型应用案例

  来源:万洲电气股份有限公司   2018-06-30

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一、前言

众所周知,随着电力电子技术的发展以及脉冲调制技术和单片机的广泛应用,使交流变频技术开拓了节能降耗的新领域。万洲电气自主研发的WVP变负载进相器也正是在此基础上实现了两者的完美结合,主要应用在各工矿企业的大中型绕线电机上,成功的实现了大中型绕线式异步电动机的节能降耗,大大降低了电机的无功损耗,最重要的功能特点是满足在变负载工况的无功补偿要求,完全适用于突变式负载场合,具有传统的无功补偿装置无法比拟的优势,目前在钢厂、木业、糖业、矿山等行业已经取得了很好的使用效果。

 

二、负载特点

在我国,各大中型企业中所使用的大中型绕线式异步电动机拖动的负载并不是恒定的,负载变化十分复杂,并且还存在突变式负载的情况,例如钢厂的轧钢机、穿孔机,木业的热磨机,糖业的撕解机以及矿业的破碎机等均属于变化性负载。同时这些感性负载所引起的无功损耗也是不容忽视的,在选择一个最可行、最有效无功补偿方案时,首先要考虑的是要满足该补偿对象的负载特点。上述负载具有以下特点:

1、电机载荷的有效率只有50%~80%。即,钢厂的轧机和穿孔机有一半的时间处于空运转状态,甚至运转率会更低;木业厂的热磨机即使是在满负荷运行,但电机的负荷并不是额定的(电机选型配置大)。这就要求补偿装置能够在电机轻载或空载时提供精确的无功补偿量。

2、负载变化频繁、且变化量大。要求补偿装置能够判断电机的运行状态,进行实时的状态跟踪,实现动态补偿。

 

三、WVP变负载进相器与普通静止式进相器的区别

1、应用场所不同

WVP进相器适用于变负载的场合,尤其是突变式负载;普通静止式进相器只适用于恒负载或者负载变化量不大的场合

2、工作控制原理不同

普通的静止式进相器是通过转子电流传感器采集转子电流信号及工频电压提供的同步信号经过单片机的处理后对电机进行实时补偿;WVP进相器在普通静止式进相器的基础上增加了电机的运行状态判断功能,通过单片机对电机电流的实时监控实现动态补偿。

WVP变负载进相器优化整合了普通静止式进相器的所有功能和优点,只需通过简单的参数设置即可进行两种工作状态的自由切换。也可以这样说,WVP变负载进相器适用于所有负载类型的绕线式电机的无功补偿。

 

四、WVP进相器的工作原理

     WVP变负载进相器工作原理及典型应用案例1

WVP变负载进相器是串接在电机转子回路中的。当电机运行进相时,进相器通过转子电流传感器采集到的转子电流信号及工频电压提供的同步信号经过单片机的处理,适时发出触发指令经过触发板的放大,控制由12只晶闸管组成的交—交变频装置,将工频电源变为和转子电流同频率,并且相位超前的电势叠加到电机转子回路中,改变转子电流与转子电压的相位关系,通过磁场进而改变电机定子电流与定子电压的相位关系,减小功率因数角,最终使电机本身的功率因数得以提高,定子电流得以下降,达到对电机补偿的目的。同时单片机对电机状态进行跟踪,自动调整补偿量实现动态补偿。

WVP变负载进相器性能特点:

1、采用先进的交交变频技术和微机控制技术,可靠性高;

2、可使电机功率因数提高到0.95~0.99之间的范围,无功功率降低60%以上;

3、降低电机定子电流10%~20%,降低线损、铜损20%-30%;

4、电机温升显著降低,效率及过载能力大大提高,电机使用寿命延长;

5、补偿性能远优于电容补偿:不只是提高了线路的功率因数,更重要的是提高了电机本身的功率因数;

6、综合性能优于旋转式进相机:微机控制,可自动跟踪电机运行状态变化并自动调整相关参数使补偿效果最佳;无转动部件,适应环境的能力更强;

7、自动跟踪电机运行状态的变化并自动调整相关参数达到最佳的补偿效果,是普通静止式进相器无法做到的。

 

五、WVP变负载进相器典型实例应用

木业热磨机上的应用

湖南某人造板厂,年产中密度板5万方。厂内配电系统简介和系统运行现状概述:

WVP变负载进相器工作原理及典型应用案例2

采用一路10KV电源供电,10KV高压侧负载是一台1400KW的绕线式三相异步电动机和一台2500KVA的变压器(变比10/0.4KV,为厂内所有低压用电设备提供电力),变压器低压侧使用了低压电容集中补偿,采用自动投切方式,基本保证整个变压器低压侧功率因数在0.92左右。

高压电机是厂内的最主要用电设备,正常生产的情况下高压电机的运行电流最高在70A左右,负载率不到额定功率的80%,如遇新换热磨机磨片则电机运行电流会减小到60A左右。在某一生产环节设备有问题时,可能会停止对热磨机的投料,电机完全处于轻载运行状态,运行电流20A。由于电机长期处于轻载或欠载运行状态,导致电机自身的平均功率因数很低,无功消耗增加,从而影响到厂内整个供电系统的功率因数只在0.80~0.85之间(和当月的电机利用率密切相关),由于功率因数低于供电部门要求的最低0.90的标准,所以每月存在电力罚款。

附: 高压电机参数

型号YRSK630-4      额定功率1400KW     额定电压10KV

额定电流 95.3A      转子开路电压1590V   额定功率因数0.89

转子额定电流535A   额定转速1487r/min

2007年3月17日从万洲电气购买了一台WVP2-1000G变负载进相器,5月7日调试正常投入运行。

使电机分别处于轻载与正常带载两种状态,测量在投入进相器前后的电机运行参数如下表:

状态

电机运行电流

电机的功率因数

电机运行状态

进相前

20A

0.5以下

轻 载

进相后

5A

0.96

进相前

65A

0.84

重 载

进相后

56A

0.99

进相情况下,通过调整热磨机进料螺旋的速度来控制电机的负载电流在20A~65A之间变化,进相器始终保持最佳的补偿效果,一直使电机的功率因数达到0.95以上,实现了动态的补偿。进而使全厂的功率因数由以前的0.80~0.85提高到0.91~0.93,彻底解决了电力罚款问题。

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