开关磁阻电动机调速系统应用研究

2016-10-19路全忠

山东工业技术 2016年19期

关键词：磁阻液量绕组

路全忠，王建，贾英

（1.华能辛店电厂，山东淄博 255414；2.华能青岛热电有限公司，山东青岛 266409）

开关磁阻电动机调速系统应用研究

路全忠1，王建1，贾英2

（1.华能辛店电厂，山东淄博 255414；2.华能青岛热电有限公司，山东青岛 266409）

开关磁阻电动机调速系统已经是国内外比较成熟的一种技术，在厂矿企业应用却比不上变频调速系统。本文结合现场应用一案例，介绍了开关磁阻电动机调速系统工作原理、使用环境，并与变频调速系统进行了节能效果比较，得出相应结论。

开关磁阻；调速；节能；应用

1 开关磁阻电动机调速系统工作原理

开关磁阻电动机（SRM）是指电动机定子和电动机转子均为凸极的可变磁阻电动机。转子由特制硅钢片叠压成凸极式铁芯，不配置绕组和永磁体。定子铁芯也是由特制硅钢片叠压而成，在每个凸极上绕有集中绕组，通过外部接线，这些集中绕组可以有不同的连接方式，以满足不同的工况要求。

图1所示电动机为8/6极。若以图1中定、转子的相对位置作为起始位置，依次给Α→B→C→D相绕组通电，转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转；反之，依次给D→C→B→Α相通电，则电动机会顺时针方向转动。电动机的旋转方向只取决于定子上集中绕组的通电顺序，而与其他因素均无关。

图2所示是控制器原理。控制器通过电子电路控制功率开关器件的导通与关断，间接控制电动机定子各集中绕组的导通与关断，从而改变绕组的通电顺序，以控制旋转转向。通过控制绕组的电流大小及开通与关断角度可以控制电动机的转速。这样，就达到了控制电动机的转速及转向的目的。

开关磁阻电动机调速系统的上下桥臂功率器件和电机的绕组串联，不存在功率器件由于控制错误或干扰导致短路而烧毁的现象。如图3所示。

2 华电某电厂石灰石浆液泵改造背景

华电某电厂目前是采用一台37KW，1500转/分三相普通异步电动机带动石灰石浆液泵工作，实际应用工况分析如下：（1）启停控制：电机为直接工频启动，且启动电流大，给电网形成冲击，且缩短了配电元器件的使用周期。（2）运行状态：普通异步电动机长时间额定运行，不能根据实际用水量调节水泵的实际工作效率，造成能源浪费。（3）运行电流：额定电流近70安培，因电机不能调速，时常空转，故运行效率较低。

为了达到进一步节能降耗的目的，电厂引进开关磁阻电动机调速系统，以达到适应正常生产要求和降低用电成本的目的。电机改造方案原理图见图4。

3 浆液泵改造的可行性分析及节能效果分析

3.1 可行性分析

（1）石灰石浆液泵采用的Y系列普通异步电动机，启动电流大，给电网形成冲击，且缩短了配电元器件的使用周期。若改为开关磁阻节能电机，因该电机具有直流同步电机的特性，起动、运行电流小，可以在设备维护上节约部分成本。（2）目前石灰石浆液泵运行过程中不能根据实际用液量调节，该系统的运行效率较低，能源浪费现象较为严重。新设备供液用量稳定，压力波动较小，电动机转速能够根据实际用液量自动调节，用液量大的时候该系统全速运行以满足用水要求，而当用液量小时降低电动机转速，该系统自动调节最大调节范围可达10%-100%额定转速，电动机运行效率在90%左右，从而达到节能降耗的目的。（3）开关磁阻电机与普通同功率异步电机外型尺寸（包括机架、中心高、轴径）相同，改造较为方便。（4）由于开关磁阻电动机调速系统能够实现闭环控制，自动根据车间实际用液情况控制电动机转速，从而可以减少值班人员的劳动强度，一般只需要进行正常的设备巡视即可。（5）与变频调速系统比较：尽管变频调速系统也能够通过根据实际用液压力调节电动机的转速，以达到节电目的，但变频调速系统存在调速范围低速下受限、且在低速状态下转矩小、电机发热严重不能长期运行、更不能频繁起停等缺陷，节能效果不明显，不适合此种场合长期使用。若改用开关磁阻电机调速系统，可以避免以上的弊端，且节能效果明显。

3.2 节能效果及投资回报预测

与37千瓦电机配套的调速系统总价为32830元/套。该价格比进口的恒转矩变频调速系统要低很多，比国产普通变频器略高。根据目前设备的目前运行状况，对其进行改造后节能效果至少能达15%。而且在以后的应用过程中，可以为用户节省许多的设备维护成本。把这一先进技术应用到浆液泵，也就是仅用二年的时间就能收回设备投资，为以后降低生产成本，提高经济效益发挥重大作用。