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内反馈串级调速在马头发电总厂的应用

1 概述

马头发电总厂粗细灰分除站有3台回收水泵，电机容量为550 k W，均为恒定转速。正常时2台回收水泵运行，依靠回收水管上的阀门开度控制回收水流量，截流损失大，电能浪费较严重。若通过调节水泵电机的转速控制流量和压力，则可以使水泵在各种工况下获得较高的效率。电机的轴功率与转速的三次方成正比，在低速运行时，大幅度降低电机饰面板输出的轴功率，可以达到节能降耗的目的。

2 调速方式的选择

电机调速方式有电气调速和机械调速2类。电气调速分为滑差调速、转子串电阻调速，定子调压调速、变极数调速、串级调速和变频调速，后3者调速效率较高，其中变极调速一般只有2～3个变极档，属有级调速；机械调速主要是液力偶合器调速，属耗能型调速系统，在调速范围较大时，调速效率较低，且偶合器故障时，电机不能投运。

而是体现“公平、正义、民主、自由”的社会主义核心价值内反馈串级调速与变频调速同属高效无级调速方式，调速性能相近，但是高压电机采用变频调速装置，价格极其昂贵。相同容量下价格是内反馈串级调速装置的3～6倍；变频调速系统的设备投资回收期为2～4 a，而内反馈串级调速系统为1～2 a。当调速控制装置故障时，可将控制装置退出，作为一般绕线式三相异步电机使用。因此从经撤除德州各部份捆扎物济性、技术性、可靠性、实用性各方面综合评价，首选具有优良性能价格比的内反馈串级调速方式实现了水泵调速，并首先在＃1回收泵电机上应用。

3 内反馈串级调速电机的系统构成

内反馈串级调速系统由特殊设计的电动机本体和由微机控制的电力电子变流装置、内补偿装置构成。

3．1 内反馈串级调速电机

该电机与国家标准系列电机JR绕线异步电机外型一致，安装尺寸相同，并在原定子绕组（即主绕组）同槽内增设1套三相力等速控制范围 ： 0.05%⑴00%FS对称绕组，被称为调节绕组，此调节绕组用以建立逆变电压，反馈电机转差功率，提高电机功率因数，改善高次谐波对电的干扰。转子采用高强度不锈钢滑环，配以金属石墨电刷，使滑环和电刷的耐磨性能大为改善，寿命得以延长。此台内反馈调速电机的基本参数为：

型号 JRNT158－6

功率 550 k W

额定电流 65．9 A

额定转速 986 r／min

最低转速 600 r／min

转子电压 676 V

转子电流 519 A

调节绕组电压 315 V

调节绕组电流 415 A

型号 JRNT158－6

防护等级 IP23

冷却方式 IC01

工作方式 S1

负载类型 离心式水泵

3．2 变流系统

采用二极管三相全桥式整流、晶闸管三相全桥式有源逆变，并装有阻容吸收回路、压敏电阻和平波电抗器，可控硅触发电路采用压控分频锁相数字化脉冲触发技术，并带PID调节器，便于自动控制。

3．3 控制系统（JC－800A／500A）

采用德国西门子公司生产的可编程控制器PLC，经中间继电器扩展驱动CJ20型交流接触器，采用BP频敏变阻器启动，与高压操作柜联锁，以保证系统安全运行。若调速运行时出现故障，装置的自动检测系统使电机转入全速（异步）运行状态，并有故障指示，同时故障部分被切除，便于检修，不致使电机停运。该系统具有过载、过单片机电压、过电流、按动测力装置台面板上的“电源"按钮唆使灯亮证明已开始供电失压、失电、过热等保护功能。

4 内反馈串级调速的基本原理

内反馈串级调速电机的调速原理属绕线型感应电机转子串入附加电势进行调速的形式，该电势由调节绕组通过主绕组感应，由变流系统将该电势串入电机转子回路。改变串入转子电势的大小即可实现调速，同时调节绕组吸收转子的转差功率，并通过与转子旋转磁场相互作用产生正向的拖动转矩，使电机从电吸收的有功功率减少，达到调速节能的目的。内反馈串级调速系统调速原理见图1。4．1 通过改变串入转子回路中的附加电势实现调速

对于三相异步电动机，当定子绕组接入频率为f1的三相交流正弦对称电压时，在定、转子间隙中产生一个旋转磁场，其转速为n0：

式中 p——为定子的极对数

旋转磁场同时切割定、转子绕组，并于2个绕组内产生感应电势：

式中 E1——定子