靜止式進相器的開發(fā)及應用始于90年代，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，在我國，電機所耗電能占整個工業(yè)用電的60%～68%，電機等感性負載所引起的無功損耗是電網(wǎng)無功損耗的主要來源，而大中型電機又是許多工礦企業(yè)的主要用電設備，因此，如何減少大中型電機造成的無功損耗成為許多工業(yè)企業(yè)節(jié)能降耗的關鍵。而靜止式進相器應用范圍極為廣泛，可在水泥、化工、鋼鐵、冶金、礦山等行業(yè)中，用作各種負載的繞線式異步電機的無功就地補償，它采用先進的交變頻技術和微機控制技術。通過在球磨機配套主電機(型號YRl600-8、功率：l600kW、電壓：l0kV)上使用靜止式進相器，其能夠?qū)㈦姍C效率提高而且節(jié)能效果顯著，同時使電機溫升降低，使用壽命延長。
一、HP靜止式進相器工作原理
電機在某一負載下運行時，其轉(zhuǎn)子電流為l2e，定子電流為Ile，向量圖如圖l所示，圖中：U：電壓向量；Il：定子電流向量；I2：
圖1 向量圖
轉(zhuǎn)子電流向量；Im：激磁電流向量；Ile：定子電流額定向量；l2e：轉(zhuǎn)子電流額定向量；Ф1：電機額定功率因數(shù)角；Ф2：補償后功率因數(shù)角。激磁電流Im由關系式Im=Ile-I2e，從向量圖可得出Im。當在轉(zhuǎn)子回路串接靜止式進相器附加電勢后，轉(zhuǎn)子電流的相位變?yōu)閳D中的12。由于負載不變，激磁電流Im不變。此時定子電流Il由關系式Il=Im+I2，從向量圖中可以看出Il功率因數(shù)角和幅值都比I le小，說明電機的功率因數(shù)有所提高，定子電流有所下降，達到對電機補償?shù)哪康摹?br />
圖2 靜止式進相器原理框圖
HP系列靜止式進相器是串接在電機轉(zhuǎn)子回路中的，原理框圖如圖2。當電機運行時采集轉(zhuǎn)子電流和同步電壓信號，經(jīng)微處理器CPU處理后給可控硅發(fā)出觸發(fā)信號，由可控硅組成的交-交變頻器降工頻電源變?yōu)楹娃D(zhuǎn)子電流同頻率的電勢疊加在電機轉(zhuǎn)子回路中，改變轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)子電壓的相位關系，通過磁場進而改變電機定子電流與定子電壓相位關系，減小功率因數(shù)角，最終使電機本身的功率因數(shù)得以提高，定子電流得以下降。大大改善了電機的運行狀況。顯著降低了電機自身的損耗。
二、 靜止式進相器的優(yōu)越性
靜止式進相器對電機的 補償與電機定子側(cè)并聯(lián)電容器補償有本質(zhì)的不同。電容補償和進相器補償?shù)脑韴D分別如圖3和圖4，圖中將電機進行了等效簡化，Rl、Xl為電機定子等效電路的電阻和電感，R2、X2為電機轉(zhuǎn)子等效電路的電阻和電感，C為就地補償?shù)碾娙荩琔f為進相器的等效電路，M為電機的接線點。可以看出：電容補償所起的作用是向電機提供無功功率，減少電機從電網(wǎng)中吸收的無功功率，從而減少電網(wǎng)的無功輸入，電網(wǎng)的功率因數(shù)得到提高。但是電機的無功消耗并沒有減少，電機定子電流及其功率因數(shù)沒有變化，即電機的運行狀況沒有任何變化。進相器的補償作用是在轉(zhuǎn)子回路中加入一個附加電勢，改變轉(zhuǎn)子電流有轉(zhuǎn)子電壓的相位關系，通過磁場進而改變定子電流與定子電壓的相位關系，減少電機的無功消耗。這樣，電機的溫升也隨著降低，過載能力相應提高，臺時產(chǎn)量提高，能耗下降。
圖3 電容補償原理圖 圖4 靜止式進相器補償圖
靜止式進相器與自激(旋轉(zhuǎn))式進相機也不同。靜止式進相器是機電一體化的產(chǎn)物，采用先進的交-交變頻技術和微機、可控硅控制技術，可自動跟蹤電機運行狀態(tài)的變化并自動調(diào)整相關參數(shù)以達到最佳的補償效果。而且靜止式進相器從根本上克服了自激式進相機“整流子”結(jié)構特別怕塵埃、壽命短、維修頻繁的缺點，其進相機構無轉(zhuǎn)動部件，沒有換向器，不怕灰塵，可靠性高，使用壽命長，維修方便。
三、進相器安裝使用注意事項：
靜止式進相器在安裝使用過程中應該注意的是：
(1)進相器柜體必須要有良好的散熱條件，經(jīng)常檢查軸流風機的運行情況，發(fā)現(xiàn)異常及時維修或更換。
(2)進相器上的電流表、功率因數(shù)表應該直接從電機定子回路上的電流互感器、電壓互感器上取信號，要求所用電流互感器副邊的額定電流為 5A、電壓互感器副邊的額定電壓為1OOV。
(3)電動機帶負荷起動結(jié)束后，進相器控制單元指示燈正常后才能投入進相器。投入運行后，如果發(fā)現(xiàn)電機定子電流波動較大，應立即退相，檢修正常后才能再次投入使用。
(4)定期檢查進相器內(nèi)部元器件的情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
(5)嚴禁頻繁進相、退相，每次重復操作時間間隔不少于2min。
四、靜止式進相器使用經(jīng)濟效益分析
使用進相器前，電機實際定子平均電流 100A，功率因數(shù)0.85左右，使用后，電機實際定子平均電流下降到85A，降幅達l5％，功率因數(shù)由0.85提高到0.96，提高了l3％。
通過試驗測量，使用進相器后每小時可節(jié)電50kWh。每月設備運轉(zhuǎn)率按75％，地方工業(yè)用電按0.6元／kWh計算。一年可節(jié)省電費為：365×24×0.75×50×0.6=19.71萬元，經(jīng)濟效益非常可觀。
五、結(jié)束語
湖北正涵生產(chǎn)的HP靜止式進相器作為繞線式異步電機的無功就地補償設備，補償性能遠優(yōu)于電容補償，不僅提高了線路的功率因數(shù)，更重要的是提高了電機本身的功率因數(shù)；綜合性能優(yōu)于自激(旋轉(zhuǎn))式進相機，微機控制可自動跟蹤電機運行狀態(tài)變化并自動調(diào)整相關參數(shù)使補償效果最佳，它無轉(zhuǎn)動部件因而適應環(huán)境的能力更強；具有故障自動保護功能，操作簡單，維修保養(yǎng)不影響生產(chǎn)。特別適合球磨機用的大中型繞線式異步電機，具有良好使用和推廣價值。
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