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智能电机节电器
时间:2017-08-24  点击人数:354
电机智能节电器
 
一、概述
鼠笼交流电动机是电气化的主要动力源,也是电网中主要的秏能设备,在供电电网中约有70%的电量是被电机所消耗,据统计,约有60%以上的电机是远低于其设计负荷状态下(额定负荷的60%以下)运行的。在此条件下,电机消费的电能中有相当部分是以发热、铜损、铁损与振动等形式浪费掉了。
GOLEVAER电机智能节电器(以下简称GL-DJ)的设计原理是基于电力电子学,采用最新的集成芯片控制技术,通过监控交流电机运行的电流和电压的相位差来动态地调整供给电机的能量,使电机始终在最佳效率状态下工作,为电机与电网之间实现"智能化"的能量管理功能。当检测到电机在轻载或负载不断变化时,通过可控硅能在0.01秒以内调整输入电机的电压和电流,使电机的输出功率与实时负载刚好匹配,从而减低铜损、铁损,改善电机起动、停机性能,达到节电效果!
二、节电原理
交流鼠笼形感应电机必须消耗一定的能量以提供磁场使电机连续工作。当供给电机的电压恒定时,由此产生的磁能也保持恒定,在额定转速下,磁场消耗的能量保持恒定,与负载所需的转矩无关。
支持负载转矩的能量取决于转矩的大小。当负载转矩增加,转子转速会稍微下降(转差率增大),使得感应的转子电流上升以增加转矩。转子中增加的电流由定子线圈中增加的电流来平衡。相反,如果需要的负载转矩减少,转差率减少,转子电流下降,定子电流也相应下降,但在端电压恒定的情况下,定子中提供磁场的电流以在任何负载转矩条件下将保持恒定。结果是感应电机的效率随负载的降低而降低。
事实上很少电机始终在额定条件下运行。通常选择的标准是使电机的标称均高于驱动负载的最大需求。由于这原因,所选择的电机几乎一定是超出标准的,当提供额定电压时,即使满负荷运行也有节电空间。此外,有些应用中负荷本来就是有变化的,而选择的电机大小必须能满足最大负荷时的需求,尽管最大负荷只是间断出现,而其它时间电机在小负荷状态运行。
由于电机产生的转矩与供电电压的平方成正比,降低端电压将减少转矩。降低端电压,实际上是降低了电机的额定输出功率,也意味着所需磁场能量的减少。利用这一原理,GL-DJ可在空载和大多数负荷情况下保持较高恒定的电机效率。
GL-DJ采用智能化的微处理机控制,无需人工调节。在轻负载情况下电机电压自动降至最低需求而转速保持恒定,因此降低了不必的损耗。如果负载增加,电压将自动上升以防止电机失速。
 
GL-DJ通过检测电机的电压和电流实现闭环控制,因为电机电路是电感电路,所以电压和电流波形存在时间差,而且负载越轻,电流滞后于电压越大。空载时电机的效率最低,电流和电压波形间的相位差也最大。微处理机将监测波形间的相位并相应地调整可控硅的触发脉冲,其速度为每秒钟100次。这一速度比电机所能响应的速度要快得多,这对防止电机在任何负荷工况下出现失速是足够的。电机运行在轻载时,可以将励磁电流减少到仅仅与负荷转矩相匹配,则可使电机的运行效率提高。GL-DJ通过改变电机的相位角实现控制。
 
在不同的负荷条件下,相位角将随之改变。图3.5是电机电压和电流在不同负荷条件下的说明。请注意,在轻负荷条件下相位角或电流之间的时间滞后将增加。在通常负荷情况下,电机的电流滞后于电压30度;在轻负荷情况下,电机的电流滞后将增加。通常,在轻负荷情况下,电机的电流滞后于电压80度
GL-DJ连续监控电机电压和电流之间的相位角,依据负荷的变化改变相位角。GL-DJ通过半导体开关元件来"切削"电压而进行控制。半导体开关元件只允许电源电压正半周和负半周的一部分供给电机,如图3.6所示。这样的结果是降低供给电机的均方根电压。结果,磁滞损耗最小化,相位角回到原来的大小,电机效率提高。为了更好的理解为什么损耗会最小化,首先要分析电机负荷变化时将影响那些因素。
 
我们知道,维持电机工作的电流是由两个不同的部分组成的:负荷(阻性)电流(IR1)以及感性(励磁)电流(IM1),参见图3.7。感应性电流依赖电压和磁通密度。在一定程度上,阻性电流也是电压的函数。在满负荷,也就是满电压情况下,感性电流与阻性电流合成相位角фPF,当电机负荷减少,一些参数将发生变化,产生负荷转矩的阻性电流(IR2)和相对不变的感应性电流(IM2)合成的相位角将增大,如图3.7(b)所示。控制器通过降低电机的供电电压而减少感应性电流(IM3),起到使相位角趋近原来大小的作用,从而降低磁滞损耗。在轻负荷情况下,阻性电流产生的铁心损耗也将随时着电压的降低而减少。因此电机的电耗将有效降低。
事实上通过降低电压获得的节电将随负荷的增加而快速下降。
正如前面所描述的,控制器通过切削电压波形而降低电机电压,当电机电压降低,磁损耗减少,但有些损耗实际上会增加。
这一特性用图3.8加以说明。图3.8说明在不同电压下励磁电流的变化。当电压变化,电机绕组随总电流(I)而发热。由图可知,总电流在B点最小,而电压却是在C点最低。在预算总的节电率时必须将这一现象考虑进去。
在轻负载情况下,增加的热损耗的影响可不予考虑,因为这一增加相对磁损耗的减少要小得多。因此得到的结果是电机效率的改善。
GL-DJ还具有完善软启动功能,可减少电机的机械冲击和磨损,降低维护成本,尽可能地降低用电费用。
 
GL-DJ是完全区别于变频器的一种新型电机节电控制器,它不影响电机转速、扭矩及动态的响应,更不需要通过降低电机的速度来达到节能的目的。
 
二、主要特点
1.软启动功能 :GL-DJ 内置多种可调整启动时间的功能,令电机的启动受到适当的控制,从而有效地控制启动电流。
2.自动地并且连续的优化调节交流电机的输入,以此来减少电机运行时的的能量消费,综合节电率可达10%~40%
3. 智能电机节电器是完全区别于变频器的一种新型电机节电控制器,它不影响电机转速、扭矩及动态的响应。
4. 过电流能力强,保护功能完善,具备过流、过压、欠压、缺相、安全旁路等保护功能。
 
三、适用对象
GL-DJ可广泛应用于任何不需要调节速度、处于轻载负荷或轻载时间下运行的较长的交流感应电机的节能与优化控制,可以有效解决"大马拉小车"状态下电机本体的浪费问题。并提供一个极佳的软起动和缓和停机的功效。
1.轻载电机:实际运行功率因数在0.6以下的电机。
2.负载变化较大且不允许速度变化的设备:皮带输送机、电动扶梯、轧钢设备、各类工业输送机械等
3.变负载设备:如六角机床、碾磨机、研磨机、成形机、冲床、抛光机、悬垂机、油压机、切削机、食品搅拌机、塑胶开炼机/密炼机、锻机、混凝土成型机、橡胶成型机
 
四、技术参数
 


1 频率 50HZ/60Hz
2 过电流能力 1.25 倍标称电流2分钟,1.5倍标称电流2秒
3 综合节电率 15%-40%(视负载运行状况而定)
4 控制系统 电子控制线路、微处理器控制
5 绝缘等级 电源、控制回路、外壳之间耐压2.5kv
6 软启动 0~60秒时间可调
7 工作温度 -40°C~85°C
8 环境要求 通风良好,相对湿度0-85%不结露。
9 保护 过流、过压、安全旁路。


 
五、规格
节电器的主要规格从4KW-315KW
 
六、安装图示
 
七、GL-DJ节电器节电效果检验方法
GL-DJ节电器的节电效果检测有以下几种方法:
1.钳形电流表测试:通过测试节电器投入前和投入后电机电流的变化,即可计算出大致的节电率。
2.有功电度表测试:通过测试电机在相同负荷条件下,节电器分别投入和断开,电机运行相同时间的电耗,即可算出实际的节电率。
3.电参数测试仪测试:通过测试电机在相同负荷条件下,节电器分别投入和断开,电机运行时的电流、有功、无功、功率因数等电参数,即可算出大致的节电率。
 
 
八、使用GL-DJ节电器前需要了解的情况
 
1.  了解设备的类型。
2.  了解设备所用电机的型号、标称值(电压、电流、功率、功率因数)和其它特性参数。
3.  了解电机实际负荷的基本情况,包括负荷特性和运行周期。并实测运行时的电压、电流及功率因数。
4.  了解电机的用电情况及电费率。
详细了解以上情况后请填写《电机节电器应用调查表》,然后根据调查表的数据参考第三款"适用对象"的相关内容以及下述条件判断是否适合安装GL-DJ节电器和安装后大约的节电效果。
怎样判断一个应用是否为一个好的节电应用?
看标称电流与实际运行电流是否差别较大,差别越大,节电效果就越好;
看功率因数,电机的运行功率因数低于0.55以下,就会获得比较好的节电效果;
看运行电压,运行电压高出380V,如夜间运行时段或变压器容量富余的用户,在应用该节电器后会有比较好的节电效果;
对于负载率超过60%的电机,将不是一个好的节电应用,但可以作为此类电机的软启动器,因此,要注意避免在负荷率大于60%以上的电机使用该节电器作为节能装置。
 
下表列出了不同负荷状况下可预期的节电效果,实际应用时请以此为参照。
 


分类
负  荷  状  况
节电效果预测
1
低负荷率(小于40%),低功率因数(COS¢<0.4) 好,20-40%
2
中等负荷率(50—60%),中等功率因数(COS¢=0.5—0.6) 较好,10-20%
3
中等负荷率(50—60%),高功率因数(COS¢>0.65) 有挑战性5-10%
4
高负荷率(>70%),低功率因数(COS¢>0.7) 不适应


 
由上表可以看出,分类1是最理想的情况,可预期获得显著的节电率;分类2是比较理想的情况,一般均可获得较好的节电率;分类3的情况应慎重,通过测试决定是否可以实施;分类4的情况应避免应用GL-DJ改造。

从末端设备的类型来看,自动扶梯、轧钢机以及其它属于轮空型的负载都是理想的应用对象;皮带运输机、连续挤压机等属于中等负荷率、中等功率因数的负载,也是比较好的应用对象;部分水泵、空气压缩机、球磨机可能属于中等负荷率、高功率因数的负载,必须慎重应用。

九、产品规格及尺寸
规格
尺寸(高*宽*厚)(mm)
5.5KW-22KW
410X250X230
30KW-45KW
500X300X210
55KW-75KW
700X450X400
90KW-110KW
1100X520X440
132KW-150KW
1200X560X460
200KW-250KW
1400X650X530
注:超出以上规格的尺寸请咨询公司技术部


联系方式

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