滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速與變頻調(diào)速的運(yùn)行性能比較

1、-作者xxxx-日期xxxx滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速與變頻調(diào)速的運(yùn)行性能比較【精品文檔】滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速與變頻調(diào)速的運(yùn)行性能比較滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速與變頻調(diào)速的運(yùn)行性能比較摘 要：本文通過(guò)對(duì)滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速和變頻調(diào)速的原理和運(yùn)行性能進(jìn)行比較，得出變頻調(diào)速在經(jīng)濟(jì)性、可靠性、控制性能等方面的優(yōu)點(diǎn)，指出變頻調(diào)速的廣泛應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：滑差電動(dòng)機(jī)；變頻；調(diào)速性能；比較引言 在燃煤電廠中，為了保證鍋爐的燃燒能滿足機(jī)組負(fù)荷的要求，必須根據(jù)鍋爐負(fù)荷及工況的變化合理地調(diào)節(jié)給煤率，所以要求給煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)能夠在一定的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。由于異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速十分困難，在變頻調(diào)速問(wèn)世之前，異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)

2、速方面應(yīng)用較廣泛的就是滑差電動(dòng)機(jī)（又稱(chēng)電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)）調(diào)速。美國(guó)STOCK公司生產(chǎn)的G8224MPC型電子重力式皮帶給煤機(jī)所采用的原動(dòng)機(jī)就是滑差電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)雖然能夠在一定的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，但是這種調(diào)速方法存在設(shè)備復(fù)雜、易出現(xiàn)故障且故障點(diǎn)多、操作繁瑣、運(yùn)行可靠性差、調(diào)速精度及線性度差、維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)，同時(shí)調(diào)速電機(jī)長(zhǎng)期在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，處于高耗能運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。1 兩種調(diào)速方法的實(shí)現(xiàn)途徑 由電動(dòng)機(jī)特性可知,異步電動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速(簡(jiǎn)稱(chēng)電機(jī)轉(zhuǎn)速)為: 其中： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； 電動(dòng)機(jī)定子供電頻率； 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)； 為轉(zhuǎn)差率。顯然，只要改變公式中的參數(shù)和s中任何一個(gè)，便可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)

3、速?；铍妱?dòng)機(jī)由恒速電動(dòng)機(jī)、電磁離合器組成，其原理如圖1（a）所示，相當(dāng)于兩級(jí)異步電動(dòng)機(jī)：第一級(jí)就是恒速電動(dòng)機(jī)，第二級(jí)就是電磁滑差離合器。電磁滑差離合器由電樞、勵(lì)磁繞組、轉(zhuǎn)子等構(gòu)成，安裝在恒速電動(dòng)機(jī)和負(fù)載中間，通過(guò)改變電磁滑差離合器的勵(lì)磁電流以改變電磁滑差離合器的轉(zhuǎn)差率s來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 其工作原理是：電動(dòng)機(jī)M帶動(dòng)電樞及勵(lì)磁繞組旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組由調(diào)速控制器提供直流電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)M帶動(dòng)電樞及勵(lì)磁繞組旋轉(zhuǎn)時(shí)，在第二級(jí)中便產(chǎn)生一個(gè)“直流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)”，于是在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)控制器的輸出電壓，也就調(diào)節(jié)了電樞的勵(lì)磁電流和電磁轉(zhuǎn)矩，從而調(diào)節(jié)了轉(zhuǎn)速，即：當(dāng)轉(zhuǎn)速低于給定值時(shí)，通

4、過(guò)轉(zhuǎn)速反饋來(lái)增大勵(lì)磁電流；轉(zhuǎn)速高于給定值時(shí)，又通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋來(lái)減小勵(lì)磁電流，從而得到如圖1（b）所示的機(jī)械特性?？梢?jiàn)，滑差電動(dòng)機(jī)通過(guò)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)電磁離合器電樞的勵(lì)磁電流，能夠較好地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。 變頻調(diào)速是通過(guò)改變異步電動(dòng)機(jī)供電電源的頻率f來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速的，其原理圖如圖2（a）所示，電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速以后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸直接與負(fù)載連接，電動(dòng)機(jī)由變頻器供電。變頻調(diào)速的關(guān)鍵設(shè)備就是變頻器，變頻器是一種將交流電源整流成直流后再逆變成頻率、電壓可變的變流電源的專(zhuān)用裝置，主要由功率模塊、超大規(guī)模專(zhuān)用單片機(jī)等構(gòu)成，變頻器能夠根據(jù)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)供電電源的頻率，從而得到如圖2(b)所示的機(jī)械特性，可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)寬

5、頻率范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)速。 2 滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速與變頻調(diào)速的運(yùn)行比較 由于滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速和變頻調(diào)速的原理、結(jié)構(gòu)都不同，在運(yùn)行過(guò)程中，其經(jīng)濟(jì)性、可靠性、調(diào)節(jié)及控制特性等方面也有很多差別。2.1 經(jīng)濟(jì)性比較 滑差電動(dòng)機(jī)的電磁離合器渦流損耗大，效率低。不管轉(zhuǎn)速高低，對(duì)于恒速電動(dòng)機(jī)的輸入功率基本不變，而將多余的能量消耗在電磁離合器中，電能浪費(fèi)較大，其調(diào)速效率隨著轉(zhuǎn)速的下降而降低，是一種低效耗能型調(diào)速方式。 變頻調(diào)速屬于高效率調(diào)速方式，通過(guò)電力電子整流和脈寬調(diào)制逆變技術(shù)改變電動(dòng)機(jī)電樞的電壓和頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，除本身控制所需很少的一部分能量消耗保持不變外，電力電子器件的損耗基本與輸出功率成正比，因此變頻調(diào)速可以全

6、轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高效率運(yùn)行，調(diào)速效率高達(dá)96%以上。 在同樣輸出功率的情況下，采用變頻調(diào)速可比滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能1/3以上。以一臺(tái)給煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)為例：每日運(yùn)行24小時(shí)、一年365個(gè)工作日，電廠廠用電的功率因數(shù)為。兩種調(diào)速方式的電機(jī)輸入功率、輸入電流、用電量等的比較如下表。調(diào)速類(lèi)型 滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速 變頻調(diào)速 給煤量（t/h） 50 /45 50/ 45 輸入電流（A）輸入功率（kW） 3.7 /3.4 2.0 /1.6 用電量（kWh/年） 32412 /29784 17520 /14016 表中 兩種調(diào)速方式的經(jīng)濟(jì)性比較 由表中可以看出：當(dāng)機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)，每臺(tái)給煤機(jī)的給煤量為50t/h，這時(shí)變頻

7、調(diào)速每年可節(jié)省的電量為：14892kWh/年，節(jié)電率為46%。當(dāng)機(jī)組不是帶滿負(fù)荷時(shí)，每臺(tái)給煤機(jī)的的給煤量有所下降，當(dāng)給煤量為45t/h時(shí)，變頻調(diào)速每年可節(jié)省的電量為：15768kWh/年，節(jié)電率為53%。 如果按每度電元計(jì)算，機(jī)組全年滿負(fù)荷運(yùn)行，每臺(tái)給煤機(jī)可以節(jié)約電費(fèi)5957元，考慮到調(diào)峰因素，機(jī)組不可能全年滿負(fù)荷運(yùn)行，則每臺(tái)給煤機(jī)每年節(jié)約的電費(fèi)還更多。可見(jiàn)，變頻調(diào)速的節(jié)能效果很顯著。2.2 運(yùn)行可靠性、運(yùn)行維護(hù)工作量比較 由于給煤機(jī)所處的工作環(huán)境粉塵較多，粉塵容易在滑差電動(dòng)機(jī)的電磁離合器中受潮結(jié)塊，電磁離合器的渦流環(huán)和爪極卡住，使電機(jī)總是全速運(yùn)轉(zhuǎn)，造成不可調(diào)速的“飛車(chē)”現(xiàn)象。另外，由于電磁離

8、合器本身固有的渦流發(fā)熱，由于粉塵的原因容易產(chǎn)生故障，引起維護(hù)工作量大，再加上原來(lái)的電磁離合器為進(jìn)口設(shè)備，備件昂貴、供貨周期長(zhǎng)，給使用帶來(lái)了很大的不便。給煤機(jī)采用變頻調(diào)速以后，由于電動(dòng)機(jī)可以采用全封閉的結(jié)構(gòu)，受粉塵的影響很小，所以故障率很低，實(shí)踐應(yīng)用也證明給煤機(jī)采用變頻調(diào)速的維護(hù)工作量較滑差調(diào)速有明顯的下降。變頻調(diào)速的變頻器和電動(dòng)機(jī)都可以在國(guó)內(nèi)采購(gòu)到，供貨周期短，設(shè)備更換方便，使用更有保障。 2.3 控制性能比較 原來(lái)的滑差電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍是（1501450）r/mim，偏差達(dá)±5r/min，而且在最小給煤率時(shí)，容易出現(xiàn)滑差電動(dòng)機(jī)爪極和渦流環(huán)間時(shí)碰時(shí)不碰，造成給煤率波動(dòng)很大，給煤率大于

9、50%時(shí)就正常。 變頻調(diào)速屬于數(shù)字式控制，頻率改變速度相當(dāng)快，完全可以以系統(tǒng)允許的最高速度進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速精度高，偏差小，改造以后變頻調(diào)速范圍是（1001450）r/min，偏差為±1r/min，可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，減少啟動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)的沖擊，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的壽命。 2.4 變頻調(diào)速的電磁干擾的抑制 變頻調(diào)速相對(duì)于滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速最大的缺點(diǎn)就是變頻器會(huì)產(chǎn)生高次諧波，這些高次諧波會(huì)形成對(duì)其它設(shè)備的干擾信號(hào)，嚴(yán)重的甚至使某些設(shè)備無(wú)法正常工作，因此如何對(duì)變頻器產(chǎn)生的電磁干擾進(jìn)行抑制，是一個(gè)必須認(rèn)真思考的問(wèn)題。在削弱變頻器產(chǎn)生的高次諧波方面常采用如下方法： （1）在變頻器的輸入側(cè)接入電抗器，可使輸入電流的波形大為改善，能夠顯著地提高功率因數(shù)，也能非常有效地削弱輸入電流中的高次諧波成分對(duì)其他設(shè)備的干擾。 （2）在變頻器的輸入輸出電路中接入由線圈和電容組成的濾波器，可以抑制具有輻射能力的頻率很高的諧波電流。 （3）降低變頻器輸出載波的頻率，也有利于抑制高次諧波的干擾。 同時(shí)，還可以在給煤機(jī)變頻改造時(shí)采取一些具體的措施來(lái)避免高次諧波對(duì)控制系統(tǒng)的影響，如：控制柜進(jìn)行良好接地；與變頻器的連接線采用屏蔽線；在給煤機(jī)控制系統(tǒng)的軟件中增加軟件濾波等。這些具體措施的采用能夠把變頻調(diào)速的負(fù)面影響降到最小，保證給煤機(jī)控制系統(tǒng)的正常工作。 3 結(jié)束語(yǔ) 變頻調(diào)速是交流電動(dòng)機(jī)中最好的一種調(diào)速方法，這個(gè)結(jié)論