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新型高效电磁调速电机用于水泵风机调速节电的研究
作者:管理员    发布于:2016-01-20 10:45:39    文字:【】【】【

  电枢的有效长度;R电枢的有效半径;n.电枢旋转的角速度;n2磁极旋转的角速度由于电枢既是导磁材料,又是导电材料,在上述感应电势的作用下,电枢内便出现涡流,涡流大小为:涡流与磁极磁场的相互作用力为:磁极受到的电磁转矩为:此时三相异步电动机的输出功率p,=KMn,电磁转差离合器的输出功率p2因此,电磁转差离合器的效率为:电磁转差离合器工作的必要条件是电枢中产生涡流,而涡流的出现必须是电枢与磁极间有相对运动,即存在转差(a-d2)。电磁转矩的大小与相对阻抗zP和转差(a-n2)相关。对于一个特定的电机,其电磁转矩要求保持一定的数值,若减小电枢的相对阻抗,就可得到较小的转差,提高滑差电机的效率和高输出转速。相对阻抗是电枢有效长度和端部两部分阻抗之和,如减小端部阻抗,便可达到提高滑差电机效率和高输出转速的目的。

  普通的滑差电机,电枢用低碳钢,导电率较差,高输出转速仅为三相异步电机转速的85左右,高效率仅为85,因此应用于风机泵后,大流量和压力损失很大,不能适应调速节电的要求。

  YCTF系列风机、泵专用高效电磁调速电动机,采用当今世界先进的低电阻端环新技术,电枢结构如所示。

  电枢的有效长度部分由于要构成闭合磁回路,因而采用低碳钢或电工纯铁,而两端部则采用导电性能较好的紫铜或铝,通过特殊工艺使钢铜(铝)牢固结合,结合面既要保证有足够的机械强度,又具有良好的导电性能,这样就减少了电枢的等效阻抗,从而提高滑差电机的高转速和效率,缩小电机体积,实现了滑差电机的小型、轻量、高性能化。

  低或虹纯铁3风机、泵应用新型高效电磁调速电机进行调速节电运行的理论分析(1)风机、泵调速节电运行原理:根据流体力学有关理论,风机、泵在理想状态下具有下列特性:功率P K为常数为风机、泵的效率当用阀门或挡板调节流量时,改变了进出口管道的流通面积和阻力,流量减少后,压力反而增加,因此风机、泵的功率消耗不会明显降低,如所示,采用阀门、挡板等调节流量时,管路特性曲线向左移动,工作点变为“2”。流量从一02,而压力从HrH2.当采用调速电机调节流量,风机和泵的特性曲线发生变化,在流量减少的同时,压力按转速平方关系下降,功率按转速立方关系下降,如所示可见当采用电机调速后,当转速从流量从Q,*Q2,压力从H,*H2,功率变化较大。

  为采用风门控制和转速控制能耗比较图。

  图中阴影部分,为采用调速电机所节省的电能。

  (2)风机泵应用滑差电机调速的系统效率:风机泵电机的输人功率:其中为风机泵效率和电动机效率采用滑差电机调速,当流量为时转速为m,流量为Q2时电机转速m=:*Q2/g,此时滑差电机效率为:T=m/ni=化/Q,而此时风机泵的轴功率为P=KQ23,电动机的输入功率为:斧)=号师,其中tl/,T1/为转速n2时风机泵和电动机的效率采有调速方式后节省的功率为:相对节电率为:从风机泵和电动机的效率特性看,转速由n,*n2,流量由,效率变化不大,再者,风机泵和电动机效率的变化对流量变化的二次方显得较小。如忽略效率对节电效果的影响,相对节电率为:=0.8Q,时,相对节电率为(1 =0.7Q,时,相对节电率为(1由此可见,滑差电机应用于风机泵的调速节电效果显著,相对节电率与流量的调节有关,并与流量变化的二次方成比例。

  (3)滑差电机应用于风机泵调速的滑差损耗:如果记滑差电机离合器的输人功率为h,输人转速为m,输出功率P2,输出转速为n2,负载转矩为T.当负载为风机泵时,转矩与转速的平方成正比,即T=kn2,代人上式得:对上式求导=k(2nin2 0,可得m此时Ps由上可见,滑差电机在风机泵负载时,滑差损耗的大值产生于输出转速时,大滑差损耗为额定功率的14.8.综上所述,滑差电机用于风机泵调速时虽然会产生一定的滑差损耗,但与风机泵工况改变带来的大量电能节省相比要小得多,换言之,从风机泵运行的系统角度看,节电效果显著。再者,滑差电机在中高速运行时效率较高,而风机泵的调速节电运行以高速为主,中速为辅,低速较少。因此,滑差电机损耗大、不经济,不能一概而论,关键要看具体的使用场合。

  上面,我们从理论上分析了新型高效调速电机应用于风机泵的调速节电情况。下面就YCTF系列新型调速电机在不同行业风机泵上调速节电运行的典型实例作分析:* 97年8月浙江桐乡市热电厂锅炉引风机应用YCTF560-6/315kw(拖动电机电压为10000V)与计算机联网实现自动控制和调速节电运行,节电效果显著。

  * 99年3月18日,苏州横山渔洋水厂一泵房水泵应用YCTF710-8/630kw调速电机,实现流量控制,节电率为19.5,节电效果显著。

  * 2000年10月浙江长广集团公司长广煤矿发电厂10万千瓦发电机组的高压高温煤粉锅炉引风机应用YCTF710-6/650kw调速电机(拖动电机电压为6000V),节电率为30.6,节电十分显著,投资回收期为10个月。此外,调速非常平滑,减小了机组振动和机械磨损,提高设备使用寿命。

  风机、栗应用滑差电机之后,除具有显著的节电效果外,还有如下优点:电动机空载起动,起动时间短,减少对电机和电网的冲击;降低噪音,改善劳动环境;降低机械磨损,延长设备使用寿命。

  a、首先考虑调速技术的适用性:负载性质、运行工况、维修水平、所需容量等;b、其次考虑:节能效果、经济效益、投资回吹期;总之,要讲究选用调速方案的合理性,即是说在何种场合,选用何种调速是合理的。

  调速方案有电机调速和机械调速。电机调速有直流电机调速和交流电机调速。现一般情况常用的调速有滑差电机调速、液力偶合器调速(包括液粘离合器)、串级调速、变频调速、变极调速等,各有特点,各有利弊。

  下面就各种调速方案在风机、泵上进行调速节电运行的情况作一比较分析(见表1)。

  变频调速用于高压电机,投资回收期更长。

  a.变频调速是一种比较先进的调速方式。一般情况下,在50Hz以下为恒转矩运行,在50Hz以上为恒功率运行。

  其优点是:调速精度高,调速效率高(调速时基本上不增加转差损耗,因此在低速运行时效率较篼)。

  其缺点是:变频调速在运行中产生高次谐波,污染电网,对电力系统和电力用户有很大危害。变频调速对元器件和系统的维护保养技术要求高。价格昂贵。尤其是高压变频器价格更贵,投资回收期更长。

  新型滑差电机调速是我国目前交流调速的主要方案之一,为恒转矩输出。

  其优点是:输出转速可达拖动电机转速的98以上(大功率),因而高速时效率可达98以上。

  结构简单、运行可靠、调速方便、调速精度高、维护容易、价格低廉、投资回收期短。

  其缺点是:低速时,效率较低(恒转矩负载时)。

  因此,新型滑差调速特别适用于常以中高速运行为主,短时低速为辅的风机泵类递减转矩负载的调速节电运行场合。

  表1各种调速方案在风机、泵上进行调速节电运行的情况作一比较分析新型滑差电机液力偶合器串级调速变频调速变极调速调速原理改变转差率改变偶合器转差改变电机转差改变频率改变极对数调速可靠性高一般取决于元器件质量取决于换极开关质量调速精度高低一般高响应速度快慢快维护易技术要求较高,易漏油技术要求高易对电网干扰无有高次谐波有一定污染无功率因素高较低较高高价格较低高低节能效果中高速一般低速较差尚好较好投资回收期不到一年综上所述,YCTF系列风机泵专用新型高效电磁调速电机用于风机栗进行调速节电运行,是合理的选择,完全符合我国国情,具有很好的经济效益和社会效益,值得大力推广。

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