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維修技術(shù)
拖動(dòng)電機(jī)用高壓變頻器相關(guān)問題探討
內(nèi)容簡介:本文主要介紹了拖動(dòng)電機(jī)用高壓變頻器研制過程中的一些關(guān)鍵技術(shù)問題,對于今后高壓變頻器發(fā)展具有一定幫助。
  0 引言
  變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,高壓大功率變頻調(diào)速裝置不斷地成熟起來,原來一直難于解決的高壓問題,近年來通過器件串聯(lián)或單元串聯(lián)得到了很好的解決。在冶金、化工、電力、市政供水和采礦等行業(yè)廣泛應(yīng)用的泵類負(fù)載,占整個(gè)用電設(shè)備能耗的40%左右,電費(fèi)在自來水廠甚至占制水成本的50%。這是因?yàn)椋阂环矫,設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí),通常都留有一定的余量;另一方面,由于工況的變化,需要泵機(jī)輸出不同的流量。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和自動(dòng)化,智能化程度的提高,采用高壓變頻器對泵類負(fù)載進(jìn)行速度控制,不但對改進(jìn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量有好處,又是節(jié)能和設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求,是可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。對泵類負(fù)載進(jìn)行調(diào)速控制的好處甚多。從應(yīng)用實(shí)例看,大多已取得了較好的效果(有的節(jié)能高達(dá)30%~40%),大幅度降低了自來水廠的制水成本,提高了自動(dòng)化程度,且有利于泵機(jī)和管網(wǎng)的降壓運(yùn)行,減少了滲漏、爆管,可延長設(shè)備使用壽命。
  低壓變頻器已經(jīng)取得企業(yè)界的認(rèn)可,高壓變頻器市場正在啟動(dòng),前景十分好。市場需求迅速增加。目前研制的用于風(fēng)機(jī)水泵高壓變頻器已有多臺(tái)正在正常運(yùn)轉(zhuǎn),使用的是單元串聯(lián)多電平電壓源型變頻器,適用于風(fēng)機(jī)水泵,但不能用于傳送帶驅(qū)動(dòng)、礦石粉碎機(jī)、軋機(jī)、擠壓機(jī)、窯傳動(dòng)等重載啟動(dòng)的電機(jī)[1,2]。為了克服這種變頻器不能用于重載啟動(dòng)電機(jī)的缺陷,本文主要探討了拖動(dòng)電機(jī)用高壓變頻器相關(guān)技術(shù)問題。
  1 方案選擇
  主要技術(shù)指標(biāo)是:
  10 000V,360kW,額定電流為26A,負(fù)載為窯傳動(dòng),啟動(dòng)電流為150A。生產(chǎn)的用于風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)的高壓變頻器用的是功率單元串聯(lián)方案,效果很好,仍然選這種方案。其理由是:
  1)輸出電平數(shù)多,因此輸出波形特別好,能適合普通異步電動(dòng)機(jī),且不必降額使用;2)所需IGBT數(shù)量大。但對耐壓要求不高,功率器件不存在均壓問題;3)輸入整流電路的脈沖數(shù)大,對電網(wǎng)污染小,功率因數(shù)高;4)功率單元數(shù)量大,這是個(gè)缺點(diǎn),但結(jié)構(gòu)完全一樣,可以互換,這對生產(chǎn)、調(diào)試、留備用件等都來了很大方便;5)技術(shù)已經(jīng)掌握,已有成功經(jīng)驗(yàn),可靠性有保證。
  2 技術(shù)重點(diǎn)
  重載啟動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)電流在低壓啟動(dòng)時(shí)是正常運(yùn)行電流的6倍~10倍,如果用正常的方法制作,雖可正常啟動(dòng),但正常運(yùn)行時(shí)設(shè)備會(huì)有很大的余量,是很大的浪費(fèi)。
  我們采用的是串并轉(zhuǎn)換技術(shù),在啟動(dòng)時(shí)短時(shí)用四管并聯(lián).等電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng),立即切換為雙管并聯(lián),直到一定轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)為全串聯(lián),完成啟動(dòng)。
  3 系統(tǒng)原理
  功率單元串并聯(lián)結(jié)構(gòu),如圖1所示,以每相12單元為例,圖中只畫出一相。圖中1-12為功率單元,S1-S6為切換開關(guān)單元,其中S1-S3為單刀雙擲單元,S4-S6為單刀單擲單元。
  
  
  
  3.1 電路結(jié)構(gòu)
  1)功率單元
  線電壓10 000V,相電壓5 773V,每相由12個(gè)單元串聯(lián),每個(gè)單元的的輸出為481V(有效值)。圖1中1-12模塊仍使用原來的設(shè)計(jì)。
  2)功率單元主電路
  功率單元主電路結(jié)構(gòu)是典型的三相輸入單相輸出電路。
  切換開關(guān)s4-s6的主電路中,其中可控硅為開關(guān)元件,可調(diào)電阻為大功率低阻值在線可調(diào)電阻模塊,用于在多管并聯(lián)時(shí)調(diào)節(jié)各管的電流值,使各管的電流值盡可能一致。圖1中在功率單元3、6、9、12的輸出端附有高精度電流檢測傳感器,檢測到的電流值隔離后送到協(xié)調(diào)控制模塊,通過其中的高度單片機(jī)計(jì)算出電阻誤差值,快速平滑地調(diào)節(jié)各電阻模塊,達(dá)到均流的目的,據(jù)測量各功率單元電流的誤差可控制在15%以內(nèi)。
  切換開關(guān)S2-S3的主電路是兩只雙向可控硅一端相聯(lián)的結(jié)構(gòu)。S1的主電路中還有一只可調(diào)電阻模塊。
  3.2 控制系統(tǒng)
  1)堆波技術(shù)采用功率單元串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高壓變頻器,控制方式一般有兩種:
  (1)堆波方;(2)載波移相技術(shù)。堆波方法控制實(shí)現(xiàn)較簡單,波形質(zhì)量也比較好,功率器件開關(guān)次數(shù)少,開關(guān)損耗小,但它存在兩個(gè)缺點(diǎn):串聯(lián)的各單元承擔(dān)的功率不一致;變壓器各付邊繞組承擔(dān)的功率不一致。載波移相技術(shù)可以得到良好的輸出波形。它克服了堆渡方法的兩個(gè)缺點(diǎn),但功率器件開關(guān)次數(shù)較堆波方法多,開關(guān)損耗比較大。
  我們采用第一種方式,在主控制器上實(shí)現(xiàn)了各功率單元的選通信號定期輪換,串聯(lián)的各單元承擔(dān)的平均功率相等,隔離變壓器的各付邊繞組承擔(dān)的平均功率也都相等,各個(gè)單元的結(jié)構(gòu)與控制電路也都完全相同。這樣即不增加損耗,叉克服了堆渡方式固有的缺點(diǎn);
  2)檢測到的開關(guān)信號隔離后傳到電流同步模塊,這四個(gè)模塊通過光纖通訊,相互協(xié)調(diào),使四模塊的開通和關(guān)斷時(shí)間誤差控制在200ns以下,盡量使四模塊同時(shí)開通和關(guān)斷,達(dá)到同步的目的:這里關(guān)鍵是電流脈沖的上升和下降沿的檢測精度,以及解決好單片機(jī)的抗干擾問題;
  3)控制信號的傳輸。為了系統(tǒng)的可靠性,防止大電壓和大電流跳變對控制信號的干擾,控制信號采用光纖傳輸。各單元的控制信號是多通道并行傳輸,減少信號的中間處理環(huán)節(jié),效果很好;
  4)啟動(dòng)完成后,可調(diào)電阻模塊、協(xié)調(diào)控制模塊、電流同步控制模塊及三個(gè)電流檢測傳感器在上位機(jī)的控制下退出工作。每相只留一個(gè)電流傳感器工作,用于對電機(jī)工作狀態(tài)的檢測控制。
  4 結(jié)論
  1)原理正確,結(jié)構(gòu)合理;
  2)電流同步模塊單片機(jī)軟件運(yùn)行良好,功能基本齊全。電路設(shè)計(jì)合理,滿足了電流同步的要求;
  3)可調(diào)電阻模塊電路設(shè)計(jì)巧妙,能及時(shí)調(diào)節(jié)阻值且調(diào)節(jié)平滑,很好地達(dá)到了均流的目的。
  參考文獻(xiàn)
  [1]張選正,倪芳國產(chǎn)3~10kV中高壓變頻器主電路現(xiàn)狀及改進(jìn)措施[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2011,38(6).
  [2]毛承雄,李維波,陸繼明,等.高壓變頻器共模電壓仿真研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2003,23(9).
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微電機(jī)轉(zhuǎn)子壓鑄模設(shè)計(jì)。
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  由于國內(nèi)目前Y,Y2,Y3系列電機(jī)基本都淘汰,所以YE3超高效節(jié)能電機(jī)節(jié)約能源、降低長期運(yùn)行成本,非常適合紡織、風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)使用,靠節(jié)電一年可收回電機(jī)購置成本;直接啟動(dòng)、或用變頻器調(diào)速,可全面更換異步電機(jī);
西安西瑪高壓電機(jī)維修的工藝流程簡單介紹
  西安西瑪高壓電機(jī)生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)電機(jī)時(shí),要購真空浸漆設(shè)備,該設(shè)備由專業(yè)廠家提供。一般修理廠家利用電加熱棒加熱定子至一定溫度后翻轉(zhuǎn),定子口朝上進(jìn)行雙面灌漆。
西瑪電機(jī)維修在生活中尤為重要。
  西瑪電機(jī)本身如果過載,欠壓過壓,都會(huì)引起電機(jī)繞組故障。這不僅會(huì)對影響電機(jī)的使用效率,也會(huì)對我們的人身安全造成一定的威脅。電機(jī)維修在這個(gè)時(shí)候就顯得尤為重要。
什么是電動(dòng)機(jī)的星三角啟動(dòng)?
  由此可見,電動(dòng)機(jī)采用星三角起動(dòng)方式時(shí),電流特性很好,而轉(zhuǎn)矩特性較差,所以客觀存在只適用于無載或者輕載起動(dòng)的場合。額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載可以匹配,這樣能使電動(dòng)機(jī)的效率有所提高,并因之節(jié)約了電力消耗。
壓縮機(jī)電機(jī)維修的一些經(jīng)驗(yàn)和技巧。
  電冰箱的封閉壓縮機(jī)電機(jī)出現(xiàn)故障,就必須割開壓縮機(jī)進(jìn)行修理。許多電冰箱用的是電阻分相起動(dòng)型(RsIR)壓縮機(jī),為了增大起動(dòng)力矩,在這種電打L的起動(dòng)繞組中常加有反向繞組,修理電機(jī)時(shí)就需特別注意。
電機(jī)定子模擬機(jī)的建立原理
  電機(jī)定子虛擬樣機(jī)建模根據(jù)電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對振動(dòng)的影響分析研究,從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面對定子作自由模態(tài)仿真時(shí),可用單定子片作為理論模型來預(yù)測定子平面振動(dòng)固有頻率,因此在Pro/E中建定子鐵芯沖片時(shí)可一次拉伸而成。
電機(jī)線圈成型技術(shù)的熱力裝置預(yù)設(shè)
  結(jié)論從熱壓成型電機(jī)線圈試驗(yàn)曲線圖可以看出,主應(yīng)變隨壓力和溫度的提高而顯著增大,而加壓速率對主應(yīng)變的影響較小。也就是說,壓力和溫度對線圈熱壓成型影響較大,而加壓速度對其影響較小。從而驗(yàn)證了所建立的熱應(yīng)力主應(yīng)變經(jīng)驗(yàn)公式的合理性。
直流電動(dòng)機(jī)的兩大分類及特點(diǎn)。
  在同樣體積下,交流電動(dòng)機(jī)輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高10﹪~70﹪,此外,交流電動(dòng)機(jī)的容量可比直流電動(dòng)機(jī)造得大,達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速,F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都傾向采用交流伺服驅(qū)動(dòng),交流伺服驅(qū)動(dòng)已有取代直流伺服驅(qū)動(dòng)之勢。
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