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变负载绕线电机降低力调电费的方法 赵雨涛 摘要：工业企业中大中型电机等感性负载所引起的无功损耗是电网无功损耗的主要来源，因此，如何减少大中型电机造成的无功损耗成为许多工业企业降低生产成本的重要手段。从电机、电网经济运行方面的分析可知，要很好地解决工业企业降低无功损耗问题，就必须采用集中补偿与对大型无功功率耗能设备进行就地补偿相结合的方式。 关键词：绕线电机 变负载 进相器 就地无功补偿 力调电费 1. 力调电费的成因及解决方案 由于绕线式异步电机具有易起动、输出转矩大等优点，在大型用电场合得到广泛应用。但是由于很多工作性质不同，特别是机械负荷变动较大的使用场合，负载长期处于轻载和空载状态。如轧钢机，辊压机，蜜炼机，热磨机等，会造成功率因数非常低，无功损耗过大，导致企业力调电费费率过高的现象。 1.1力调电费的成因 供电局征收电费主要有三部分组成，第一部分是该单位基本电费×力调电费费率，第二部分是动力电费×力调电费费率，第三部分是照明电费。基本电费是该单位申报容量的固定电费。每月大约是23元/ KVA。力调电费费率是根据统计当月的功率因数不同而改变，如功率因数为0.7，则力调电费费率为1.1。也就是说电费要增加10%。功率因数为0.94，则力调电费费率为0.994。也就是说电费要减少0.6%。所以提高企业功率因数降低力调电费是节约电费的最直接的方法。 1.2目前国内对于绕线式变负载电动机补偿方式现状 绕线式异步电动机因起动转矩大而在工业企业中广泛应用，特别是热磨机、破碎机、蜜炼机、撕解机、轧钢机、辊压机、穿管机等变负载设备，由于空载或轻载时间较长，综合功率因数非常低。为了响应节能降耗的方针，工业企业也采取了很多补偿方式：电容补偿、旋转式、静止式进相器等等，但是对于变负载电机的无功补偿都以补偿效果差、故障率高，电流波动大等等原因而告终。 1.2.1常见对其进行无功补偿的方法是并联电容器，但是这种方式只是降低了本企业的记量表线路到供电局线路的无功损耗，企业内电机的运行状况和无功损耗无任何变化，电机的功率因数依旧很低，电机的运行温度依旧很高，电机的损耗依然存在。由于我国目前还没有高压动态无功补偿器，电容补偿采用固定容量分级补偿。对于变负载高压电机补偿只能是按电机空载时的无功功率来设计补偿容量。如果负荷发生变化就无法及时跟踪补偿，容易造成无功补偿欠补或者过补。欠补就会造成罚款，严重过补会造成电网谐振，即高压电网直接短路。 1.2.2使用普通静止式进相器只能工作在80%负荷以上，对于热磨机、破碎机、蜜炼机、撕解机、轧钢机、辊压机、穿管机等变负载设备，工作负荷始终变化，甚至瞬间由空载变化为超载，普通进相器根本无法跟踪。造成自动退相或跳闸而影响正常生产。 1.3提高变负载绕线异步电机功率因数最佳方案 1.3.1 针对普通静止式进相器只能工作在80%负荷以上，无法在负荷不稳定的条件下正常工作的状况，本人开发并生产了HPM系列变负载进相器。本人在普通进相器上增加检测定子电流的功能，并将检测结果反馈到微机芯片，及时修正调整晶闸管相位角，使进相器能够及时输出正确的附加电势，确保电机在任何负荷情况功率因数均在0.9以上。实现高压绕线电机动态无功就地补偿。 1.3.2 HPM系列变负载进相器主要针对负荷经常变动的绕线电机做就地无功动态补偿，该进相器自动跟踪设备负荷电流，及时修正补偿相位角，时刻确保输出准确地补偿量。有效降低电机的无功损耗，起到很好的就地补偿作用。使得变负载电机本身的综合功率因数提高到0.90以上，使用进相器以后在满负荷时能降低定子电流10-20％，轻负荷时能降低定子电流70％。由于定子电流下降，同时又降低电机温升。提高效率，降低线路损耗60%以上，因为功率因数的提高，大大降低了力率电费的费率。达到节约电费目的。 变负载进相器的原理 2.1 单相380V电压由励磁变压器转换成低压，通过12只晶闸管和6只电抗器，变成与转子同相位的附加电动势，再与正常工作的绕线式电机转子上叠加，在转子上产生一个超前于转子的附加电势，从而提高电动机功率因数。然后在原设备中增加一台变负载控制器，加入电机定子电流反馈到控制主板。可以及时跟踪负荷变化，响应时间小于1秒，实现动态无功补偿。 原理方框图如下： 图表 1 2.2 使用智能变负载控制器采集电机负荷定子电流信号，通过内部微电脑运算，自动输出脉冲控制信号来控制主板可控硅触发导通角。实时改变负载电动机补偿的频率和相位，达到及时跟踪补偿的效果。控制器外观图如下： 图表 2 3. 变负载进相器使用案例 3.1 在常州鑫林轧钢厂，使用变负载进相器之前，轧钢机电机的空载定子电流在38A~40A,功率因数0.2，电机温度65℃。该厂经调试安装后投入使用HPM型静止式变负载进相器后，轧钢机电机的空载定子电流