(3)突加負(fù)載控制

當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載急劇上升時(shí)，又要能在極短的時(shí)間內(nèi)(100ms)將電壓提升到額定值，保證軸上有足夠的功率輸出，否則電機(jī)就會(huì)發(fā)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。所以微處理器在進(jìn)行輸入功率優(yōu)化控制的同時(shí)，又監(jiān)視負(fù)載功率的變化率，一旦負(fù)載功率的變化率超過預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，即判定為突加負(fù)載，立即提升電機(jī)端電壓，保證電機(jī)對(duì)負(fù)載變化的快速響應(yīng)能力。

表2按最佳調(diào)壓系數(shù)進(jìn)行降壓后節(jié)省的電量計(jì)算值 電動(dòng)機(jī)負(fù)載系數(shù)β0.10.20.30.40.50.6

最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)KUm0.3740.530.6470.7470.8360.916

節(jié)省的有功功率ΔP(kW)24.217.011.06.43.00.86

節(jié)省的無功功率ΔQ(kvar)386.5300.8224.8157.097.647.2

節(jié)省的綜合有功功率ΔP+KqΔQ(kvar)47.435.0524.515.88.863.7

U=UN時(shí)電機(jī)綜合功率損耗PC(kW)59.3462.0466.5372.8380.9390.82

節(jié)電率(%)79%56.4%36.8%21.7%11%4%

3.3優(yōu)化節(jié)電的適用對(duì)象

對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速無嚴(yán)格要求，及不需要調(diào)速運(yùn)行的場(chǎng)合，特別是對(duì)于經(jīng)常大幅度變動(dòng)的負(fù)載，或者長(zhǎng)時(shí)間處于輕載或空載的電動(dòng)機(jī)，例如軋鋼機(jī)、鍛壓機(jī)、抽油機(jī)等負(fù)載，使用優(yōu)化節(jié)電技術(shù)，可以收到明顯的節(jié)電效果。其節(jié)電量視電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)及輕載運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)短而定。

3.4降壓起動(dòng)優(yōu)化節(jié)電計(jì)算實(shí)例

為一臺(tái)輕載運(yùn)行的Y1600—10/1730型6000V電動(dòng)機(jī)配置一套優(yōu)化控制系統(tǒng)，著重計(jì)算其起動(dòng)性能參數(shù)和節(jié)電效果。

Y1600—10/1730型電動(dòng)機(jī)的原始數(shù)據(jù)：額定功率PN=1600kW，額定電壓UN=6.0kV，額定電流IN=185A，額定轉(zhuǎn)速nN=595r/min;最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.22，起動(dòng)電流倍數(shù)=堵轉(zhuǎn)電流/額定電流=5.53，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=0.824，額定效率ηN=94.49%，額定功率因數(shù)cosφN=0.879。電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的有功損耗ΣPN=93.3kW，電動(dòng)機(jī)的空載損耗PO=29.6kW，電動(dòng)機(jī)的空載電流IO=46.25A，電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)的無功功率QN=918kvar，電動(dòng)機(jī)的空載無功功率QO=480.6kvar。

(1)輕載運(yùn)行降壓節(jié)電效果計(jì)算

①不同負(fù)載系數(shù)下，電動(dòng)機(jī)的最佳調(diào)壓系數(shù)KUm的計(jì)算按式(3)進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果示于表2：

②當(dāng)U=UN時(shí)，不同負(fù)載系數(shù)下，電動(dòng)機(jī)的綜合功率損耗ΣPC的計(jì)算按式(7)進(jìn)行[1]，計(jì)算結(jié)果示于表2。ΣPC=PO+β2(ΣPN-PO)+KQ[QO+β2(QN-QO)](7)

③按最佳電壓調(diào)節(jié)系數(shù)進(jìn)行調(diào)壓后節(jié)省的電量計(jì)算按式(4)、式(5)和式(6)進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果示于表2。

(2)降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)特性估算

由電動(dòng)機(jī)的原始數(shù)據(jù)得知，電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)參數(shù)如下：起動(dòng)電流IK=5.53IN，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩MK=0.824MN。

①采用降壓起動(dòng)時(shí)，調(diào)壓系數(shù)KU的確定：

KU=(8)

式中：Un為電動(dòng)機(jī)電壓，V;

UN為電動(dòng)機(jī)額定電壓，UN=6.0kV

Mn為生產(chǎn)機(jī)械要求的最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)采用輕載起動(dòng)方式時(shí)，Mn≥0.2MN。

代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得KU==0.493。

②采用降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)參數(shù)計(jì)算

起動(dòng)電流In=KU·IK=2.72IN

起動(dòng)電壓Un=KU·UN=0.493UN=2960V

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mn=KU2·MK=0.2MN

③降壓起動(dòng)的節(jié)電效果計(jì)算

直接起動(dòng)時(shí)從電網(wǎng)吸收的無功功率QK為[1]

QK=(9)

代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得

QK=

=10631.6kvar

降壓起動(dòng)時(shí)從電網(wǎng)吸收的無功功率Qn為[1]

Qn=(10)

代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得

Qn=

=2579.7kvar

節(jié)約的無功功率△Qn為：

△Qn=QK-Qn=8052.1kvar

電網(wǎng)傳輸△Qn所消耗的有功功率△Pn為：

△Pn=KQ·△Qn=0.06×8052.1=483.1kW

降壓起動(dòng)的無功節(jié)電率λ為：

λ=×100%=×100%=75.7%

4異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速

異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速屬低效調(diào)速方式，因?yàn)樵谡{(diào)速過程中始終存在轉(zhuǎn)差損耗，因此調(diào)壓調(diào)速有很大的限制，不是任何一臺(tái)普通的籠型電機(jī)加上一套晶閘管調(diào)壓裝置，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速的。

首先必須改變電動(dòng)機(jī)的外特性，新的外特性必須使電動(dòng)機(jī)有一個(gè)寬廣的穩(wěn)定的調(diào)速范圍。一般要采用高轉(zhuǎn)差率電機(jī)，交流力矩電機(jī)或在繞線式電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻的方法，并且要加上轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，才能進(jìn)行穩(wěn)定的調(diào)速。

其次是要將調(diào)速過程中由于轉(zhuǎn)差功率引起的轉(zhuǎn)子的溫升很好地導(dǎo)出機(jī)外，才能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。這里可采取旋轉(zhuǎn)熱管結(jié)構(gòu)，也可采取特殊風(fēng)道冷卻結(jié)構(gòu)，都是行之有效的方法。

在電力電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，變頻調(diào)速裝置的價(jià)格已不再昂貴的情況下，再考慮調(diào)壓調(diào)速，似乎已無多大的現(xiàn)實(shí)意義了。