大功率风机水泵调速节能运行的技术经济分析（3）

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1、大功率风机水泵调速节能运行的技术经济分析（3）

2、第1AdjustingSpeedofBlopinPopinthepoethodsforadjustingspeedandmakeadetailtechno-economicsanalysis.Keyp;Fluidcoupler;Variablefrequeneyadjustingspeed;Cascadeadjustingspeed;Brushlessdoublefedmachine4风机水泵的高效调速节能方案由电机学原理可知，交流电动机的同步转速n0与电源频率f1、磁极对数P之间的关系式为：n0=60f

3、1/P(r/min)异步电动机的转差率s的定义式为：s=(n0－n)/n0=1－n/n0则可得异步电动机的转速表达式为：n=n0(1－s)=(1－s)60f1/P可见，要调节异步电动机的转速，可以通过下述三个途径实现：——改变定子绕组的磁极对数P（变极调速）；——改变供电电源的频率f1（变频调速）；——改变异步电动机的转差率s调速。改变定子绕组磁极对数调速的方法称为变极调速；改变电源频率调速的方法称为变频调速，都是高效调速方法。而改变异步电动机转差率的调速方法则称为能耗转差调速（串级调速除外），它是一种低效的调速方法，因为调速过程中产生的转差功率都变成热

4、量消耗掉了，上一章提到的绕线式电机转子串电阻调速和定子调压调速就属于这种调速方式。4．1变极调速改变电动机定子的极对数，可使异步电动机的同步转速n0=60f1/P改变，从而改变异步电动机的转速n。大中型异步电动机采用变极调速时，一般采用双速电动机。变极调速通常只用于鼠笼式异步电动机，而不用于绕线式异步电动机。这是因为鼠笼型电动机转子的极对数是随着定子的极对数而变的，所以变极调速时只要改变定子绕组的极对数就行了，而绕线式电动机变极时必须同时改变定子绕组和转子绕组的极对数，这就使得变极复杂多了。用于风机水泵调速节能的双速电机一般不采用4／2、8／4等倍极比的

5、双速电机，而采用6／4、8／6、10／8极的双速电机，这与风机水泵的调速范围一般不需要很大有关。另外，对于非倍极比的双速电动机在极数比较小时（如8／6、10／8、12／10极等），由不同的绕组接线方式，分别近似为平方转矩型、恒转矩型和恒功率型三种特性的双速电机。由于叶片式泵与风机在管路静扬程或静压为零的情况下，近似为平方转矩负载，所以应选用平方转矩型特性的双速电机，以便在高速及低速运行时都有较高的效率与功率因数，具有更为显著的节能效果。双速电机的优点是调速效率高，可靠性高，投资省。其缺点是有级调速，不能在整个调速范围内保证高效运行，有时还要配合节流调节手

6、段调节流量，增加了部分节流损耗。双速电动机在变速时电力必须瞬间中断，对电动机及电网都有冲击作用；高压电动机若需经常进行变速切换时，其切换装置的安全可靠性尚需进一步完善和提高。4.2变频调速由上述可知，通过改变电动机供电电源频率的方法而达到调节电动机转速的调速方式称为变频调速。变频调速用的变频器是由可关断的功率器件如：GTO、GTR、IGBT、IGCT等，再加上控制、驱动、保护电路等组成的。变频器的种类按变流和控制方式可分为电流型变频器、电压型变频器、P变频器、空间电压矢量控制变频器和直接转矩控制变频器等，按主电路结构形式又可分为多重化变频器及多电平变频器

7、等。由于发电厂风机水泵的电动机功率都很大，一般采用3kV、6kV供电，所以必须采用高压变频器进行调速运行。与低压变频器不同，目前高压变频器尚无成熟的、一致性的拓扑结构，限于目前有限电压耐量的功率器件，又要面对高压使用条件，而国内外各变频器生产厂商又各有高招，因此主电路拓扑结构不尽一致，但都较成功地解决了高耐压、大容量这一难题。如美国罗宾康（ROBICON）公司生产的第三代完美无谐波变频器；罗克韦尔（AB）公司生产的BULLETIN1557和Poovert变频器；意大利ANSALDO公司生产的SILCOVERTTH变频器；以及日本的三菱、富士公司生产的完美

8、无谐波变频器和国内的凯奇公司、先行公司、利德华福公司和成都佳灵公司生产的高压变频器等。归纳起来主要有两类：一类是采用低耐压器件的多重化技术；另一类是采用高耐压器件的多电平技术。4.2.1多重化技术所谓多重化技术就是每相由几个低压P功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。多重化技术从根本上解决了一般6脉冲和12脉冲变频器所产生的谐波问题，可实现完美无谐波变频。图12为6kV变频器的主电路拓扑图，每相由5个额定电压为690V的功率单元串联，因此相电压为690V×5=3450V，所对应的线电压为6k

9、V。每个功率单元由输入隔离变压器的15个二次绕组分别供电，15个二次绕组分成5组