电动机系统节能技术

作者:澳门最正规网投平台 发布时间:2020-12-18 18:37

  电动机系统节能技术_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。. 电动机系统节能技术 电动机系统节能技术概述 电动机节能概念: 主要包括更新淘汰低效电动机及高耗电设备;节能电动机概念和技 术,合理匹配电动机系统,提高电动机效率;以先进的电力电子技术 传动方式改造

  . 电动机系统节能技术 电动机系统节能技术概述 电动机节能概念: 主要包括更新淘汰低效电动机及高耗电设备;节能电动机概念和技 术,合理匹配电动机系统,提高电动机效率;以先进的电力电子技术 传动方式改造传统的机械方式,实现被拖动装置控制和设备制造;推 广软启动装置、无功补偿装置、计算机自动控制系统技术、优化电动 机系统的运行和控制。 高效电动机: 高效电动机(YX、YX 等系列)通常指高效率三相异步电动机。效率 水平能达到或超过电动机能效国家标准(GB18613-2002)所规定的节 能评价值的电动机。 电动机能效国家标准: 电动机能效国家标准是“中小型三相异步电动机能效限定值及节能 评价值”,国标号为 GB18613-2002。由国家质量监督检验检疫总局 于 2002 年 1 月 10 日发布,2002 年 8 月 1 日实施。能效限定值是电 动机最低效率允许值,是强制性指标;节能评价值是高效电动机的认 .. . 定值,是推荐性指标。 高效电动机节能效果: 高效电动机与普通电动机相比,优化了总体设计,选用了高质量的铜 绕组和硅钢片,降低了各种损耗,损耗下降了 20%-30%,效率提高 2%-7%;投资回收期一般为 1-2 年,有的短至几个月。 (54)YX2 型高效节能电动机 为了节约能源和保证企业的连续安全生产,要求企业装有的 电动机均应处于合理、经济运行状态,即电动机在运行中要有高的效 率和功率因数,且使用寿命长,性能良好,安全可靠。 但实际运行中的电动机等设备,绝大多数不能满足上述要求。 以我油田采油三厂为例,在增压注水系统中运行的电动机,绝大多数 存在着匹配不合理、选用电动机容量裕度过大等问题,便“大马拉小 车”的现象十分突出,造成电能大量浪费。其原因既有电机设计,制 造方面的问题,又有以往在电动机的选用上,忽视了设备的运行经济 指标,使电动机的运行效率和功率因数偏低所致。为了改变这一状况, 现积极采用高效节能电动机。下面以南阳防爆电机厂新开发设计的 .. . YX2-280S-4 型 75kW 全封闭自扇冷笼型电动机为例,就其结构、性能, 运行效果作一简介。 1、结构 (1) 定子:定子铁心采用高导磁、低损耗优质电工硅钢片; 电磁线及绝缘采用聚醋亚胺漆包线及优质复合绝缘材料等,采用真空 浸渍工艺,故具有良好的电气性能。 (2) 转子:转子铁心也采用高导磁,低损耗优质电工硅钢 片,经铸铝后用热套法固定在铸轴上,并经动平衡校验,故电动机运 行平稳、振动小:转轴采用 45 号钢材料。 (3) 接线盒 接线盒具有较大的空腔,便于接线且有一个进 线口。其接线盒在电动机右侧(从驱动器端视之)。 (4) 轴承 采用低噪声轴承。在联轴器传动时,轴承寿命在 100000h 以上。 (5) 冈扇、风罩:采用防静电塑料风扇,其转动惯量小, 损耗低。 2、主要技术参数 2.1 使用条件 电压为 380V:环境温度为随季节变化,但不超过 40℃,:工 作方式为连续定额(SI);海拔高度不超过 1000m;频率为 50Hz。 .. . 2.2 电气性能指标 额定功率为 75kW;额定电流为 137.1A;额定转速为 1480r/min;额定效率为 94.5%;堵转转矩/额定转矩为 2.0;额定功 率因数为 0.88;堵转电流/额定电流为 7;最大转矩/额定转矩为 2.3。 3、运行及测试情况 3.1 运行情况:2003 年 8 月,将 6 号增压注水站的一台普通 型 75kW 电动机,更换为 75kW 的 YX2 型高效节能电动机,经过试运行, 效果较好。噪声比同容量的普通电动机低 4-6dB(A),改善了工人的 工作环境, 还设有不停机注排油装置,使用方便。 3.2 测试情况:采用加拿大生产的 3720ACM 电力监控智能仪 表及传统的电工测试仪表测量,每次测试时间为 5min。测试结果见 表 1。 (表 1) 采油三厂 6 号增压注水站 3 号 泵电动机更换前后空载,负载运行时测试值 电动机 类型 YX2 型 普通型 电动机 额定功 率/kW 75 75 空载有 功功率 /kW 1.626 1.850 负载电 流/A 54.30 58.17 1h 实用 有功电 量/kWh 29.98 35.52 24h 实 用有功 电量 /kWh 719.42 852.48 注:l、表中负载有功电量数据为 smin 抽实测数据平均值;2、 电量的采样频率为 50 次/s,其余参数为 5 次/s, 3、电动机更换前后 .. . 泵的出口压力等参数保持不变。 4、效果 根据实际测试结果,75kW 的 YX2 型高效电动机与曾通 75kW 电动机相比较,平均每台每天节电约 133kWh。按目前电费 0.5 元/kWh 计算,年开泵时间按 6000h 考虑,预计更换电动机后每年可节约电费 开支 1.66 万元。75kW 的 YX2 型电动机综合投资为 1.3 万元,因此投 资回收期短,节能效益十分显著。 (55)SRM 系列 开关磁阻调速电机动 ——调速突破,节能先锋 一、产品简介: 新一代开关磁阻电机及控制系统启动性能好,易于实现四象限运行, 适于频繁启动场合,可以广泛用于机床设备(如龙门刨床、锯切机), 牵引领域(如电动机车、地铁),矿山、冶金等设备,尤其是在电动 汽车领域,更有无法代替的优势。 该公司在引进欧美先进技术的同时,结合国内各种工业需求,成功研 发完成 11kW、l5kW、18.5kW、22kW、30kW、37kW、45kW、55kW、75kW 的开关磁阻电机及控制系统(并通过机电的统一设计满足各种特殊需 求),分别用于车辆牵引、龙门刨床、油田和冶金行业,性能突出。 二、性能特点: .. . l、系统效率和功率因数高,调速范围宽,最高效率可达 90%,并且 在很宽调速范围内,都保持在 80%以上,功率因数达到 0.95 以上, 调速比超过 1:20。 2、低启动电流,高启动转矩,启动电流为额定电流的 30%,启动转 矩为额定值的 150%。 3、可频繁起停及正反转运行。 4、控制系统电路结构简单,工作可靠性高,电机转子无绕组,机械 强度高。 5、在额定转速内保持恒转矩运行,转矩转速稳定,转速波动小于 0.15%。 6、如果在一个区域内推广使用该种电机,可建直流供电站统一供电。 三、典型应用: 用 SRM 开关磁阻电机调速系统配套及改造龙门刨铣床的优点: l、产品已与国内多家刨床厂配套,通过全面考核,质量可靠。 2、可根据需要在旧机床上增加新功能。 3、高性能/价格比,适用于国内广大用户。 4、丰富的改造经验,已成功改造刨床近百台,提供售前售后全部技 术服务资料,并可提供已有用户作参考。 5、电机的起动电流小,(为额定电流的 30%),对电网无冲击,起 动转矩大,(为额定的 150%),故适合于频繁起动,每小时不少于 .. . 1000 次,(实测达 40 次/分)。 6、制动转矩大(不小于额定转矩),故换向时越位小,可提高加工 效率。 7、具有多种保护功能,可靠性高,且动态响应快,转速闭环控制, 不受电网电压影响 满载时无速降。 8、与 F-D 系统相比,可简化结构,减少占地面积约 2/3,可节电 30% 一 70%,且可根据负荷大小选择 15-45KW 电机,避免“大马拉小车” 的情况,良好的节电效果及停机时间的减少便客户能尽快收回投资。 9、为用户配套新型电气柜,采用进口 PLC 控制,可降低故障率,结 构简化,调试、维护方便。 10、特有断电制动功能,可避免床面在意外停电时冲出床身。 11、电机无电刷及整流子,维护工作量少。 额定转速 (r/min) 转速范围 输 (r/min) 入 输出转矩 参 (N.m) .. 主要技术参数及性能指标 1000 30-1300 286 . 数 输出特性 额定转速以下为恒转矩,额定转速以上为恒功 率 过载能力 120%(额定转矩) 起动转矩 150%(额定转矩) (N.m) 制动转矩 100%(额定转矩) (N.m) 转速精度 ±1.5 (r/min) 稳速精度 0.15%(最高转速) 相应时间(S) 0.2 电 电压/频率 3-380V±10%,50Hz±5% 源 控 转速给定 1.1K 电位器 2-10-±10V 电压 制 起停控制 1.起动开关 2.触头 功 转向控制 1.起动开关 2.触头 3.转速给定电压的极性 能 升降速时间 0-10(电位器整定) (S) 点动控制 开关或触头(150r/min) 电源过压 动作值不低于 110%额定电压(人工恢复) 电源欠压 动作值不低于 85%额定电压(人工恢复) .. . 保 电源缺相 缺相停机(自恢复) 护 电动机过载 延时 15 秒动作(人工恢复) 功 电动机堵转 延时 1 秒动作(人工恢复) 能 电动机过流 动作值为 160%额定电流(自动恢复) 控制器输出短 延时 10ms 动作(人工恢复) 路 控制器过温度 动作值 65℃(人工恢复) 电 绝缘等级 F 动 防护等级 Ip44 机 冷却形式 风冷强冷 控 安装形式 壁挂式 制 防护等级 Ip23 器 冷却形式 风扇自冷 环 标高/振动 1000m 以下/0.6G 以下 境 保存温度 -25℃-±65℃ 使用温度 -5℃-±40℃ 相对湿度 不大于 90%,不结霜 显 显示功能 电源显示,电动机运行显示,电动机转速显示, 示 保护显示。 .. . (56)SRD10 系列开关磁阻电动机调速系统 一、适用范围简介: 通用机械:风机、水泵、油泵、压缩机等;机床:龙门机床(刨、铣、 磨)、钻床等;塑料机械:挤出机、注塑机等;压力机械:螺旋压力 机、模锻压力机、冲床等;铸造机械:抛丸机等;油田机械:抽油机 等;纺织机械:印花机、卷布机、浆纱机、织机等;造纸机械:造纸 机、压光机、卷纸机等;玻璃机械:制瓶机等;食品加工机械: 搅拌 机 、混合机等;矿山、煤矿机械:采煤机、掘进机、球磨机等;冶 金机械:轧钢机等;提升运输机械 :电梯、绞车、卷扬机、传送带 等;辅助机械:卷取机、开卷机、架线机等;家用电器:风扇、空调、 冰箱、洗衣机、吸尘器等;电动工具:手钻等;交通工具:车辆、 机 车、轮船、飞机等;发电设备:风力发电。 二、技术产品性能特点: 1、开关磁阻调速电机系统 SRD 工作原理 开关磁阻调速电机系统由电动机和控制器组成。如图 1 所示。电动机 内安装有位置传感器;控制器由功率电路和控制电路等单元组成。 图 1 开关磁阻调速电机系统组成 2、电动机结构 .. . SRD 电动机是定子、转子双凸极可变磁阻电动机。定子、转子均由普 通硅钢片叠压而成,转子上即无绕组也无永磁体,定子极上绕有集中 绕组(图 2)。 图 2 定子、转子结构 图 3 中给出的是三相 12/8 极结构。若以示意图中定、转子的相对位 置作为起始位置,依次给 B→C →A 相绕组通电,转子即会逆着励磁 顺序以逆时针方向连续旋转;反之,依次给 C→B→A 相通电,则电 动机会顺时针方向转动。SRD 电机的转向与相绕组的电流方向无关, 而取决于相绕组通电的顺序。 通过控制相绕组的电子开关(IGBT)S1、S2 的工作状态,就可以改变 电机的转向、转矩、转速、制动等工作状态。 图 3 SRD 电机示意图 当定子相绕组通电时,电动机内建立起磁场,当两凸极位置不 对齐时,磁力线)。转子受到弯曲磁力线的磁拉力, 产生转矩,使转子转动,转子凸极向定子凸极趋近。当两凸极位置对 齐时,转子达到平衡位置。 图 4 SRD 磁场磁力示意图 .. . 3、开关磁阻调速电机系统 SRD 特点 (1)效率高,节能效果好。在所有的调速和功率范围内,SRD 整体 效率比交流异步电动机变频调速系统(简称变频调速)至少高 3%以 上,在低速工作的状态下其效率能够提高 10%以上。与直流调速、串 级调速、电磁调速等系统相比,SRD 节电效果更明显。 (2)起动转矩大,特别适合于那些需要重载起动和负载变化明显并 且频繁的场合。SRD 控制器从电源侧吸收较少的电流,在电机侧可得 到较大的起动转矩,起动转矩达额定转矩的 150%时、起动电流仅为 额定电流的 30%,比之交流电动机的 300%电流获得 100%的转矩的性 能,优势非常明显。 (3)调速范围广(图 8)。SRD 电机可以在低速下长期运行。由于效 率高,在低速下的温升程度比额定工况时还要低,解决了变频调速低 速运行下电机发热问题。此外,SRD 电机最高转速不会像交流电动机 那样受极数的限制,可以根据实际需要灵活地设定最高转速。 (4)可频繁正、反转,频繁起动、停止,系统调控性能好,四象限 控制灵活(图 9),因此,非常适合于龙门刨床、可逆轧机、油田抽 油机、螺旋压力机等应用场合。制动性能好,能实现再生制动,节约 电能效果显著。 (5)起动电流小,避免了对电网的冲击。SRD 具有软起动特性,没 有普通交流电动机起动电流大于额定电流 5~7 倍的现象。 (6)功率因数高,不需要加装无功补偿装置。普通交流电动机空载 时的功率因数在 0.2~0.4,之间,满载在 0.8~0.9 之间;而开关磁 .. . 阻电机调速系统在空载和满载下的功率因数均大于 0.98。 (7)电机结构简单、坚固、制造工艺简单,成本低。工作可靠,能 适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。 (8)缺相与过负载时仍可工作。出现电源缺相、电机或控制器任一 相出现故障时,SR 电动机输出功率减小,但仍然可以运行。当系统 超过额定负载 120%以上时,转速只会下降,而不会烧毁电机和控制 器。 (9)由于控制器中功率变换器与电机绕组串联,不会出现变频调速 系统功率变换器可能出现的直通故障,可靠性大为提高。 三、应用效果 开关磁阻调速电机系统 SRD 作为新一代调速产品,具有高效、调速范 围宽,适用范围广,简单、可靠、成本低等一系列优点。科汇公司与 淄博牵引电机集团合作,已成功生产出 1.1kW~90kW 系列产品,在淄 博机务段、淄博毛纺厂、山东新华药厂、张店热电厂、青岛益友锻压 机械厂、汇丰塑料有限公司等单位相继应用,得到了用户的一致好评。 并于 2004 年 9 月顺利通过国家中小型电机质量监督检验中心的全面 性能检验。 自 2004 年投入现场运行以来,最长的运行时间达到两年多,各种运 行数据表明,该系统运行稳定可靠,极大的改善了所在系统的运行工 况,提高了运行效率,降低了能耗,减轻了工人的劳动。注:有用户 提供的用户报告提供的详细数据。 .. . 四、推广前景 2005 年 11 月,该产品通过了山东省科技厅的鉴定。2005 年 10 月国 家发改委、科技部、国家环保总局在联合发布的《国家鼓励发展的资 源节约综合利用和环境保护技术》公告中,明确将开关磁阻调速电动 机作为电机行业重点推广技术。 科汇公司与华中科技大学、北京交通大学、山东理工大学等高校保持 着密切的合作关系,同时具有国内一流的电力电子与微机控制技术开 发队伍,牵引电机公司拥有一支经验丰富的电机开发和设计、生产队 伍;遍布全国各地的电机推广销售网络,以及完善的电机生产、测试 实施。我们能够不断跟踪新技术的发展,保持技术上领先地位。 (57)开关磁阻调速电动机运行技术分析 摘要:对开关磁阻电动机调速系统的组成、工作原理、使用情况和节 能效果进行了总结分析。 关键词:电动机;调速;分析 1 引言 据统计,我国发电量的 60%用于电动机,可以说电动机是“用电大 户”,也是节能潜力最大的设备之一。20 世纪 70 年代开始,席卷全球 的能源危机推进了交流电动机调速技术的发展,使直流调速、变频调 .. . 速等技术得到广泛应用,但这些调速系统都存在结构复杂、价格昂贵、 能耗高等不足。随着计算机自动控制技术和电力电子技术的日趋成 熟,国内近年来有相当数量的高等院校、科研单位和企业投入到开发 磁阻电动机调速技术的开发,新设备已在纺 织、冶金、石油等行业陆续得到应用,正越来越显现出它在调速性能 和节能方面的优势。 下面以某公司实际应用的开关磁阻调速电动机为例,对该系统作一个 简要介绍。 2 开关磁阻电动机调速系统(SAD)组成及工作原理 SAD 主要由开关磁阻电动机和控制器两部分组成,电动机内包含位置 传感器,控制器由功率电路和控制电路等电路单元组成,结构见图 1。 图 1 开关磁阻电动机调速系统结构示意图 开关磁阻型电动机是定子、转子双凸极可变磁阻电动机。其定子、转 子均由普通硅钢片叠压而成,转子上无绕组也无永磁体,定子极上绕 有集中绕组,径向相对的两个绕组串联构成一个两极磁极,称为一相。 开关磁阻电动机可设计成多种不同的相数以及极数结构,且定子、转 子的极数总是不相同,有多种不同的搭配 9(图 1 中给出的是 8/6 极、 四相结构)。若以图 l 中定子、转子的相对位置作为起始位置,依次 给 D→a→b→c 相绕组通电,转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连 .. . 续旋转;反之,依次给 B→A→d→c 相绕组通电,则电动机会顺时针 方向转动。可见,开关型电动机的转向与绕组的电流方向无关,而取 决于相绕组通电的顺序。通过控制与电动机每相绕组相串接的各组电 子开关(IGBT)的工作状态,就可以改变电机的转向、转矩、转速、 制动等工作状态。 3 效果评价及分析 3.1 配套设备选择 以莱芜市某公司空压站一台冷冻盐水泵上安装的开关磁阻调速电动 机为例进行效果评价。 该电机由淄博汇海电力电子设备有限公司生产。型号 SRM225-30,功 率等级 45kW。该公司冷冻盐水泵型号 IS150-125 一 250,扬程 80m, 流量 200m/h,转速 2900r/min。 原配用电动机型号 Y225M-2,额定功率 45kW,额定电压 380V,额定 电流 84A,转速 2940r/min。 3.2 安装运行状况 自 2005 年 9 月份安装运行以来,运行情况良好,达到了预期的效果, 主要体现在以下几个方面: (1)实现了恒压供水供气。原来供水供气时间及用量极不稳定,压 力波动较大。生产用量大时,压力跟不上,影响生产;用量小时,压 力过高,不但耗能,同时也损害供水供气设施。使用开关磁阻调速电 动机后,根据需要保持合适的压力,保障了车间生产正常进行。 .. . (2) 减少了值班人员劳动强度。原来值班人员根据生产用量情况, 随时调节阀门以及启停不同功率的电机,现在只需进行正常的设备巡 视即可。 (3)达到了节能降耗的目的。与原来使用的三相交流异步电动机耗 电情况相比较,三相异步电机转速无法调节,压力不能调整,更不能 自动控制。而使用开关磁阻调速电动机,转速可以根锯生产量自动调 节,电机运行效率在 82%-93%,节电效果十分明显。在保证生产用量 一定的情况下,磁阻电机比普通电机节约电能约 30%。 3.3 改造前后的节电效果计算 改造前(从 2005 年 7 月 29 日 18:30 到 7 月 31 日 18:30),电表 刻度差为 3419-1787=1632,3 天的用电量为 1632×10=16320kWh。 改造后(从 2006 年 3 月 18 日 18:30 到 3 月 20 日 18:30),电表刻 度差为 6939-5859=1080,3 天的用电量为 1080×10=10800kWh。 改造前后的节电量为 16320-10800=5520kWh,节电率为 5520÷16320=33.8%。 4 总结 经过长时间考察分析比较,我们认为,开关磁阻调速电动机操作简单 方便,运行稳定可靠,节能效果极佳。该产品具有调速范围宽、节能 效果好、启动电流小、启动力矩大的优点,特别适用于以下场合: (1)宽调速范围中长时间低速运行的场合; (2)宽调速范围中高于交流电机同步转速 3000r/min 以上的场合; .. . (3)频繁正、反转,频繁启动、停止的场合; (4)要求有低速启动、重载启动负载而又不能有启动大电流的场合, 例如牵引运输车辆的驱动; (5)可替代变频调速系统、直流调速系统以及其他调速系统满足使 用的场合。 1 电动机的合理选型和节能改造 1.1 选用节能型电动机:Y 系列电动机是全国统一设计的新系列产品, 是国内目前较先进的三相异步电动机。20 世纪 80 年代中期即在全国 推广应用。其优点是效率高、节能、启动性能好。而目前国内许多老 水泥企业仍大量采用 JO2 系列电动机,相比来说 Y 系列比 JO2 系列电 动机效率提高了 0?413%。因此用 Y 系列电动机取代旧式电动机势在 必行,目前我厂 85%电动机都已改为了新型号电动机。 1. ..


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