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进相器工作原理

2016-04-07 16:37:33 水阻柜网 阅读

       静止式进相器主要是由四大单元组成,进退相机构,信号采集与单片机处理单元,晶闸管变频装置及操作控制回路。进退相机构的作用,是进相补偿时,将电机转子切换到进相器,退相不补偿或进相器出现故障时,将电机转子切换到电机起动器的星点短接接触器上,防止转子开路。信号采集与单片机处理单元的作用是从采集电机转子电流的信号和工频电压的信号后进行处理,给晶闸管发出触发信号,同时监测工作情况,作出自诊断。变频装置是根据触发信号将工频电源变为与转子电流同频率的附加电势。操作控制回路时用来进行进退相操作和故障自动退相的。静止式进相器原理框图如下:

 

 

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       从上图可以看出静止式进相器是串接在电机转子回路中的。当电机运行进相时,进相器通过转子电流传感器采集到的转子电流信号及工频电压提供的同步信号经过单片机的处理,适时发出触发指令经过触发板的放大,控制由12只晶闸管组成的交—交变频装置,将工频电源变为和转子电流同频率,相位超前的电势叠加到电机转子回路中。  当电机在某一负载下运行时,其转子电流为I2e、定子电流为I1e,向量图如下所示。

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图中: U:电压向量 I1:定子电流向量 I2:转子电流向量 Im:激磁电流向量  I1e:定子电流额定向量  I2e:转子电流额定向量  Φ1:电机额定功率因数角 Φ2:补偿后功率因数角  

       从电机学我们知道,激磁电流Im由关系式Im=I1e-I2e从向量图可得出Im。当静止式进相器的电势叠加在转子回路后,转子电流的相位变为图中的I2。由于负载不变,激磁电流Im不变。此时的定子电流I1由关系式I1=Im+I2从向量图可得出I1,如图所示。从图中可以看出I1的功率因数角和幅值都比I1e小,说明电机的功率因数有所提高,定子电流有所下降。  静止式进相器就是这样改变转子电流与转子电压的相位关系,通过磁场进而改变电机定子电流与定子电压的相位关系,减小功率因数角,最终使电机本身的功率因数得以提高,定子电流得以下降,达到对电机补偿的目的。  由此可见WP系列静止式进相器对电机的无功功率补偿与电机定子侧并联电容器补偿有本质的不同。电容补偿和进相器补偿的原理图分别如下:

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       图中,将电机进行了等效简化,R1、X1为电机定子等效电路的电阻和电感,R2、X2 为电机转子等效电路的电阻和电感,C为就地补偿的电容,Uf为进相器的等效电路,M为电机的接线点。  从图中可以看出:电容补偿所起的作用是向电机提供无功功率,减少电机从电网中吸收的无功功率,从而减少电网的无功输入,电网的功率因数得到提高。但是电机的无功消耗并没有减少,电机定子电流及其功率因数没有变化,即电机的运行状况没有任何变化。进相器的补偿作用是在转子回路中加入一个附加电源,改变转子电流与转子电压的相位关系,通过磁场进而改变定子电流与定子电压的相位关系,减少电机的无功消耗。这样,电机的运行状况发生了改变,定子电流减小,电网的功率因数因电机本身的功率因数提高而得到提高。另外,电机定子电流的减小降低了电机的铜损,提高了电机的效率,电机的温升也随着降低,过载能力相应提高,台时产量提高,单耗下降。这些是电容补偿所不能做到的。 

       静止式进相器与自激(旋转)式进相机也不同。进相器是机电一体化的产物,采用先进的交-交变频技术和微机、可控硅控制技术,可自动跟踪电机运行状态的变化并自动调整相关参数以达到最佳的补偿效果,这是自激式进相机无法做到的。而且,静止式进相器从根本上克服了自激式进相机“整流子”结构特别怕尘埃、寿命短、维修频繁的缺点,其进相机构无转动部件,没有换向器,不怕灰尘,可靠性高,使用寿命长,维修方便,是理想的取代自激式进相机的新型高科技产品。

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