交流异步电机软起动及其优化节能控制技术介绍

(3)突加负载控制

当电动机轴上的负载急剧上升时，又要能在极短的时间内(100ms)将电压提升到额定值，保证轴上有足够的功率输出，否则电机就会发生堵转现象。所以微处理器在进行输入功率优化控制的同时，又监视负载功率的变化率，一旦负载功率的变化率超过预先设定的阈值时，即判定为突加负载，立即提升电机端电压，保证电机对负载变化的快速响应能力。

表2按最佳调压系数进行降压后节省的电量计算值 电动机负载系数β0.10.20.30.40.50.6

最佳电压调节系数KUm0.3740.530.6470.7470.8360.916

节省的有功功率ΔP(kW)24.217.011.06.43.00.86

节省的无功功率ΔQ(kvar)386.5300.8224.8157.097.647.2

节省的综合有功功率ΔP+KqΔQ(kvar)47.435.0524.515.88.863.7

U=UN时电机综合功率损耗PC(kW)59.3462.0466.5372.8380.9390.82

节电率(%)79%56.4%36.8%21.7%11%4%

3.3优化节电的适用对象

对于电机转速无严格要求，及不需要调速运行的场合，特别是对于经常大幅度变动的负载，或者长时间处于轻载或空载的电动机，例如轧钢机、锻压机、抽油机等负载，使用优化节电技术，可以收到明显的节电效果。其节电量视电动机的负载系数及轻载运行的时间长短而定。

3.4降压起动优化节电计算实例

为一台轻载运行的Y1600—10/1730型6000V电动机配置一套优化控制系统，着重计算其起动性能参数和节电效果。

Y1600—10/1730型电动机的原始数据：额定功率PN=1600kW，额定电压UN=6.0kV，额定电流IN=185A，额定转速nN=595r/min;最大转矩倍数=最大转矩/额定转矩=2.22，起动电流倍数=堵转电流/额定电流=5.53，起动转矩倍数=堵转转矩/额定转矩=0.824，额定效率ηN=94.49%，额定功率因数cosφN=0.879。电动机额定负载时的有功损耗ΣPN=93.3kW，电动机的空载损耗PO=29.6kW，电动机的空载电流IO=46.25A，电动机带额定负载时的无功功率QN=918kvar，电动机的空载无功功率QO=480.6kvar。

(1)轻载运行降压节电效果计算

①不同负载系数下，电动机的最佳调压系数KUm的计算按式(3)进行，计算结果示于表2：

②当U=UN时，不同负载系数下，电动机的综合功率损耗ΣPC的计算按式(7)进行[1]，计算结果示于表2。ΣPC=PO+β2(ΣPN-PO)+KQ[QO+β2(QN-QO)](7)

③按最佳电压调节系数进行调压后节省的电量计算按式(4)、式(5)和式(6)进行，计算结果示于表2。

(2)降压起动时电动机起动特性估算

由电动机的原始数据得知，电动机直接起动时，起动参数如下：起动电流IK=5.53IN，起动转矩MK=0.824MN。

①采用降压起动时，调压系数KU的确定：

KU=(8)

式中：Un为电动机电压，V;

UN为电动机额定电压，UN=6.0kV

Mn为生产机械要求的最小起动转矩，当采用轻载起动方式时，Mn≥0.2MN。

代入有关数据，得KU==0.493。

②采用降压起动时，起动参数计算

起动电流In=KU·IK=2.72IN

起动电压Un=KU·UN=0.493UN=2960V

起动转矩Mn=KU2·MK=0.2MN

③降压起动的节电效果计算

直接起动时从电网吸收的无功功率QK为[1]

QK=(9)

代入相关数据，得

QK=

=10631.6kvar

降压起动时从电网吸收的无功功率Qn为[1]

Qn=(10)

代入相关数据，得

Qn=

=2579.7kvar

节约的无功功率△Qn为：

△Qn=QK-Qn=8052.1kvar

电网传输△Qn所消耗的有功功率△Pn为：

△Pn=KQ·△Qn=0.06×8052.1=483.1kW

降压起动的无功节电率λ为：

λ=×100%=×100%=75.7%

4异步电动机的调压调速

异步电动机的调压调速属低效调速方式，因为在调速过程中始终存在转差损耗，因此调压调速有很大的限制，不是任何一台普通的笼型电机加上一套晶闸管调压装置，就可以实现调压调速的。

首先必须改变电动机的外特性，新的外特性必须使电动机有一个宽广的稳定的调速范围。一般要采用高转差率电机，交流力矩电机或在绕线式电机的转子绕组中串接电阻的方法，并且要加上转速闭环控制，才能进行稳定的调速。

其次是要将调速过程中由于转差功率引起的转子的温升很好地导出机外，才能实现长期稳定工作。这里可采取旋转热管结构，也可采取特殊风道冷却结构，都是行之有效的方法。

在电力电子技术高速发展的今天，变频调速装置的价格已不再昂贵的情况下，再考虑调压调速，似乎已无多大的现实意义了。