西安西瑪高壓電機(jī)變頻調(diào)速控制的轉(zhuǎn)換

隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高和電力電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于水利工程。水工程公司計劃在取水泵房內(nèi)選擇一個12脈沖電壓源型高壓變頻控制器，以控制355KW的動力泵電機(jī)，并更新水泵電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)。



據(jù)報道，我國廣泛使用的高壓電機(jī)耗電量占全國發(fā)電量的30%。西安西瑪電機(jī)的高壓電機(jī)變頻調(diào)速裝置研制成功后，可節(jié)約30%的能源。其經(jīng)濟(jì)價值不可預(yù)測，產(chǎn)品市場前景誘人。

為了達(dá)到節(jié)約電能和優(yōu)化工藝的目的，西安西瑪電機(jī)必須考慮以下四點：

1、高壓電機(jī)特性試驗和技術(shù)規(guī)范修訂

當(dāng)普通電機(jī)由變頻器驅(qū)動時，變頻器輸出端的電壓和電流的諧波分量會增加電機(jī)損耗、降低效率并提高溫度。高次諧波導(dǎo)致的損耗增加主要反映在定子和轉(zhuǎn)子的銅損耗、鐵損耗和附加損耗的增加。其中，轉(zhuǎn)子銅損失最為嚴(yán)重，因為異步電機(jī)總是以接近1的轉(zhuǎn)差率旋轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)子銅損失非常大。在普通異步電機(jī)中，轉(zhuǎn)子的趨膚效應(yīng)提高了電機(jī)的起動性能，增加了實際阻抗，從而增加了銅損失。

另一方面，由于高壓電機(jī)線圈之間的分布電容，當(dāng)輸入高階諧波電壓時，線圈之間的電壓是不均勻的。這種長期反復(fù)的動作損壞了定子線圈的一部分絕緣，導(dǎo)致線圈老化，這在普通異步電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)中是不可接受的。此外，電機(jī)的電磁電路可能不是絕對對稱的，因此變頻器輸出電源中包含的諧波分量與電磁電路中固有的空間諧波分量相互作用，以形成各種電磁脈動。

同時，由于西瑪電機(jī)處于恒定頻率控制的運行狀態(tài)，因此容易與電機(jī)的機(jī)械部分發(fā)生機(jī)械共振，導(dǎo)致電機(jī)的機(jī)械部件損壞。

因此，為了避免變頻控制改造項目中變頻控制系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)上述問題，在技術(shù)設(shè)計中必須考慮與高壓電機(jī)制造商的技術(shù)合作，對電機(jī)的相關(guān)特性進(jìn)行速度控制實驗，并對原電機(jī)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行修訂。

2、電力電纜選擇要點及鋪設(shè)要求

由于變頻器輸出端和電機(jī)之間的連接是電纜安裝的，并且線路的每一級都有接地電容，因此運行期間線路上的電容電流不相同。如果電纜長距離連接，且線路中存在高階諧波電流，則在單相接地發(fā)生后，故障電容電流引發(fā)的電弧會長期熄滅，這會使電纜的這一端變熱，并造成干擾隔離。

因此，在改造工程中，考慮到電纜結(jié)構(gòu)上的三相對稱性和屏蔽性，應(yīng)適當(dāng)增加輸出電力電纜的變頻調(diào)速，敷設(shè)長度不應(yīng)超過100m，應(yīng)更換合格的電源線。現(xiàn)場敷設(shè)時，電力電纜、控制電纜和信號電纜必須分開敷設(shè)，以避免電力電纜中高次諧波產(chǎn)生的磁場干擾其他信號。

3、變頻器工作環(huán)境的基本要求

由于高壓變頻器的變頻器部分采用高壓IGBT等功率器件，其開閉頻率大于100HZ，容易形成高階諧波電流，使得變頻器器件在運行過程中產(chǎn)生一定的熱量。通常，變頻器柜的頂部配有一個排風(fēng)扇，將柜內(nèi)的熱量散發(fā)到室內(nèi)，這會增加室內(nèi)環(huán)境溫度，并最終影響柜內(nèi)設(shè)備的可靠運行。

因此，在水系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計中，一般的變頻調(diào)速分別設(shè)置在變頻調(diào)速室內(nèi)，室內(nèi)必須配備備用空調(diào)系統(tǒng)?？刂剖覂?nèi)的環(huán)境溫度在變頻器要求的范圍內(nèi)。同時，還有通風(fēng)門窗。如有必要，可使用專用風(fēng)道進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)和冷卻。

4、高壓供電系統(tǒng)輸出斷路器控制的技術(shù)改進(jìn)

變頻調(diào)速裝置中使用的變壓器高壓側(cè)必須直接連接到高壓系統(tǒng)中的控制柜，但控制柜的保護(hù)區(qū)域僅為電源線與變壓器低壓側(cè)之間的短路，而變頻器的故障必須由變頻器本身的檢測和保護(hù)系統(tǒng)來完成。如果變頻器發(fā)生故障并發(fā)出觸發(fā)信號，斷路器必須可靠觸發(fā)。

如果變頻器發(fā)生故障（必須觸發(fā)斷路器），則觸發(fā)線圈斷電，斷路器拒絕動作，從而損壞變頻器中的電源設(shè)備。

因此，在設(shè)計中西安西瑪電機(jī)選擇了帶欠壓輸出線圈的斷路器。一旦觸發(fā)電路斷開或控制電源消失，斷路器首先自動觸發(fā)，以保護(hù)變頻器的設(shè)備安全。

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