簡述：進(jìn)相器補(bǔ)償柜進(jìn)相器柜自投入市場以來應(yīng)用范圍極為廣泛，可在水泥、化工、鋼鐵、冶金、礦山等行業(yè)中，用作各種負(fù)載的繞線式異步電機(jī)的無功就地補(bǔ)償，它采用先進(jìn)的交變頻技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)，可靠性高。本文著介紹進(jìn)相器在水泥廠球磨機(jī)配套主電機(jī)型號YRl600-8功率：l250KW電壓：l0kV上使用原理及效果分析，充分說明其能夠?qū)㈦姍C(jī)效率提高而且節(jié)能效果顯著，同時使電機(jī)溫升降低，使用壽命延長。
1.進(jìn)相器補(bǔ)償柜進(jìn)相器工作原理
靜止進(jìn)相器采用變頻技術(shù),將單相380V交流電,通過12只晶閘管和6只平衡電抗器,變換成與電機(jī)轉(zhuǎn)子頻率相同(f1·S≈1Hz)的三相交流電。該電流通入轉(zhuǎn)子回路,從而在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生一個超前于轉(zhuǎn)子電勢近90°的附加電勢Ek,進(jìn)而改善電機(jī)的功率因數(shù)。Ek的大小取決于變頻器電源U2的大小和晶閘管觸發(fā)角的大小。從系統(tǒng)框圖(圖1)看,采樣信號回路根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流信號和附加電勢信號進(jìn)行處理,把結(jié)果送給邏輯判別回路;邏輯判別回路根據(jù)保護(hù)指令控制觸發(fā)器,觸發(fā)晶閘管的觸發(fā)角,從而在轉(zhuǎn)子回路得到一個附加激磁電流í′mo為了保持í1+í2=ím不變,í2增加,í1就要減少;所以可降低定子電流,減小功率因數(shù)角φ1,提高功率因數(shù)cosφ1(見圖2),由于保持勵磁電流ím不變、轉(zhuǎn)差率不變,進(jìn)而保證電機(jī)出軸力矩不變、電機(jī)轉(zhuǎn)速不變。
圖2進(jìn)相器補(bǔ)償柜電動機(jī)相量圖
ím.激磁電流;í1、ù1.定子電流、電壓;í2.轉(zhuǎn)子側(cè)折算到定子側(cè)電流;φ1.功率因數(shù)角
隨著補(bǔ)償電壓的逐步升高,定子側(cè)的
無功功率逐漸下降,功率因數(shù)逐步上升,定子電流逐漸
減小。當(dāng)補(bǔ)償電壓升高到一定值后,定子側(cè)的無功功率減小到接近于零,功率因數(shù)上升到近似
于1(見圖3)。
圖3 進(jìn)相器補(bǔ)償柜補(bǔ)償后電機(jī)特性曲線
P1:有功功率;n:電機(jī)轉(zhuǎn)速;cosφ1:功率因數(shù);I1:定子電流
1:無功功率
2.進(jìn)相器補(bǔ)償柜進(jìn)相器柜在水泥廠球磨機(jī)上的應(yīng)用實例
我廠1臺水泥球磨機(jī)電機(jī)型號為JRQ138-8,電機(jī)功率380kW。本系統(tǒng)由于力率低,每月要被電力部門罰款五千多元。經(jīng)過充分論證后,選用靜止進(jìn)相器。三種無功就地補(bǔ)償裝置選擇比較見表1。
表1 無功功率就地補(bǔ)償裝置選擇比較
2.1 進(jìn)相器補(bǔ)償柜安裝調(diào)試
為了使電機(jī)轉(zhuǎn)子
接線盡量短些,應(yīng)將進(jìn)相器裝于離電機(jī)近且通風(fēng)防塵的地方,按
電氣聯(lián)鎖信
號接
線圖(圖4)接線。該進(jìn)相器出廠時就已將觸發(fā)板調(diào)好、脈沖邏輯已固化,現(xiàn)場只需調(diào)節(jié)
變壓器TS二次抽頭(共有六組接線),以改變
變頻器輸入電壓U2大小,進(jìn)而改變電機(jī)無功功率
的幅度,以達(dá)到提高電網(wǎng)功率因數(shù)的目的,故本系統(tǒng)安裝調(diào)試較容易。
圖4 進(jìn)相器補(bǔ)償柜電機(jī)電氣控制線路簡圖
注:虛框內(nèi)為進(jìn)相器柜中元件,L、N為圖中變頻主回路
2.2進(jìn)相器補(bǔ)償柜聯(lián)鎖回路
1)將電機(jī)轉(zhuǎn)子短接接觸器2KM的一常開輔助觸點串入進(jìn)相器控制回路,以保證只有在電機(jī)起動完畢后才能投入進(jìn)相器。
2)進(jìn)相器電源控制開關(guān)SQF的一常開觸點,串入電機(jī)控制回路,以免出現(xiàn)進(jìn)相器控制電源斷電,即1C失電的情況下,起動電機(jī),造成轉(zhuǎn)子開路運(yùn)行的嚴(yán)重后果。
3)若進(jìn)相器主電源失電(如FU熔絲熔斷),KA繼電器失電,KA常閉觸點(15、12)閉合,1C得電,轉(zhuǎn)子回路被短接。
4)SSR為固態(tài)繼電器,其輸入端為觸發(fā)板信號,若觸發(fā)回路出故障,將斷開SSR,進(jìn)相器退出運(yùn)行。
為了避免電機(jī)轉(zhuǎn)子開路,特別是轉(zhuǎn)子開路狀態(tài)下起動電機(jī),要做到進(jìn)相器失電時,運(yùn)行著的電機(jī)要能立即停機(jī),停止的電機(jī)則不能啟動開機(jī)。除采取圖4進(jìn)相器和電機(jī)控制電路互相聯(lián)鎖外,筆者認(rèn)為還應(yīng)將進(jìn)相器與電機(jī)共用同一控制電源,確保電機(jī)安全。
3.進(jìn)相器補(bǔ)償柜進(jìn)相器應(yīng)用效果
本系統(tǒng)月均力率由進(jìn)相器投入前的85%,提高到93%;平均每月電費(fèi)按20萬元計算,力率按90%考核,投入后力率電費(fèi)實際減少5900元。僅以力率電費(fèi)計算投資回收期只有6.5個月。若計算線損、電機(jī)繞組損耗的下降,投資回收期還會更短;此外還可以通過增加磨機(jī)裝球量,增加磨機(jī)臺時產(chǎn)量,進(jìn)一步降低水泥的單位電耗,經(jīng)濟(jì)效益顯著。ZHP靜止進(jìn)相器具有投資省、回收快、安裝維護(hù)方便的優(yōu)點,特別適用于水泥行業(yè)球磨機(jī)、粉磨機(jī)、風(fēng)機(jī)等恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,節(jié)能效果顯著。
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