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供暖行业泵类电机调速

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：林正强

[导读] 摘要：根据泵类电机的应用，分析了几种交流电机的调速方法，并进行了比较，得出在水泵电机中应用变频调速节能效果最好．为更好的实现交流电机调速故进行变频器容量选择的说明。

        天津市高校供热工程公司天津 300222
        摘要：根据泵类电机的应用，分析了几种交流电机的调速方法，并进行了比较，得出在水泵电机中应用变频调速节能效果最好．为更好的实现交流电机调速故进行变频器容量选择的说明。
        关键词：交流电机调速；变频器选择
        引言
        随着科技的发展，自然环境的破坏，节能减排的重要性得到了各国普遍的共识。大规模集成电路、微型计算机在电机控制方面得到了广泛应用。尤其在供暖泵体电机调速向数字化、节能化、易联接、模式化发展方面得到了广泛应用。
        一、交流电机调速方法
        一般来说有七种方法，但是泵类常采用的是以下五种：
        1、变极对数调速方法
        这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，其特点为：
        •具有较硬的机械特性，稳定性良好；
        •无转差损耗，效率高；
        •接线简单、控制方便、价格低；
        •有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；
        •可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
        2、串级调速方法
        串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：
        •可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；
        •装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70％－90％的生产机械上；
        •调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；
        •晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。
        3、定子调压调速方法
        当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。
        调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。其特点：
        •调压调速线路简单，易实现自动控制；
        •调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。

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        4、液力耦合器调速方法
        液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为：
        •功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；
        •结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；
        •尺寸小，能容大；
        •控制调节方便，容易实现自动控制。
        5、变频调速方法
        变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。其特点为：
        •效率高，调速过程中没有附加损耗；
        •应用范围广，可用于笼型异步电动机；
        •调速范围大，特性硬，精度高；
        •技术复杂，造价高，维护检修困难。
        二、变频器容量选择
        在变频调速器的说明书中，为了帮助用户选择容量，都有"配用电动机容量"一栏，然而，这一栏的含义却不够确切，常导致变频器的误选。
        各种生产机械中，电动机的容量主是根据发热原则来选定的。就是说，在电动机带得动的前提下，只要其温升在允许范围内，短时间的过载是允许的。电动机的过载能力一般定为额定转矩的1.8-2.2倍。电动机的温升，所谓"短时间"至少也在十几分钟以上。而变频调速器的过载能力为：150％，l分钟。这个指标，对电动机来说，只有在起动过程才有意义，在运行过程中，实际上是不允许过载。
        因此，"配用电动机容量"一栏的准确含义是"配用电动机的实际最大容量"。实际选择变频器时，可按电动机在工作过程中的最大电流来进行选择，对于泵类负载，因属于长期恒定负载，可直接按"配用电动机容量"来选择。
        此外若选用大容量通用变频器还应注意，电源变压器的阻抗值及变压器容量是否合适。另外，在下面的情况下，应在变频器输入侧装上输入电抗器。特别在小容量变频器和大容量通用变频器安装在同一电源时要注意以下几点：
        •变压器容量超过500KVA；
        •变压器与通用变频器之间的距离小于10m时；
        •输入电流值大于通用变频器额定输出电流值时。
        综上所述为常用泵类电动机控制调速方法，但是基于现社会提倡环保节能情况下对节能的贯彻，变频调速具有调速范围广、平滑性较高、机械特性较硬的优点，目前变频调速已成为异步电动机最主要的调速方式。在很多领域都获得了广泛地应用。
        参考文献：
        [1]王仁祥王小曼《通用变频器选型、应用与维护》人民邮电出版社
        [2]胡崇岳《现代交流调速技术》机械工业出版社
        [3]臧英杰《交流电机的变频调速》中国铁道出版社