引言
風(fēng)機和水泵在國民經(jīng)濟各部門中應(yīng)用的數(shù)量眾多，分布面極廣，耗電量巨大。據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計，全國風(fēng)機、水泵電動機的耗電量約占全國電力消耗總量的40％左右。目前，風(fēng)機和水泵運行中還有很大的節(jié)能潛力，其潛力挖掘的焦點是提高風(fēng)機和水泵的運行效率。
1 簡介
眾所周知，風(fēng)機、水泵設(shè)備是用來輸送氣、水等流體物質(zhì)的，在很多情況下，這些流體的流量需要調(diào)節(jié)控制。在我國，流體流量的調(diào)節(jié)大多采用為閥門或擋板控制即所謂的全速節(jié)流方式實現(xiàn)。由于用閥門或擋板調(diào)節(jié)時存在節(jié)流損失，而且節(jié)流增大了管阻，泵和風(fēng)機往往運行在低效區(qū)，加上泵和風(fēng)機的能耗特性，造成這種調(diào)節(jié)方式的效率很低。據(jù)統(tǒng)計，全速節(jié)流調(diào)節(jié)方式的平均運行效率不到45%。我國有近一半的發(fā)電量被風(fēng)機、水泵所消耗，年耗電量達2萬多億kw·h，而設(shè)備的平均運行效率不到45%，比國際水平低20％，存在著嚴重的能量浪費。因此采用高效節(jié)能的運行方式利國利民、勢在必行。
2005年9月和2006年7月，四川廣安騰輝水泥有限公司分別在＃1和＃2窯尾風(fēng)機上應(yīng)用了高頻斬波串級調(diào)速系統(tǒng)，下文即對應(yīng)用情況進行介紹和分析。
2 sec高頻斬波串級調(diào)速系統(tǒng)的原理和主要功能
2.1 sec系列高頻斬波串級調(diào)速系統(tǒng)的原理
串級調(diào)速，即在轉(zhuǎn)子回路中串入可吸收轉(zhuǎn)差功率的附加電動勢，通過改變附加電動勢的大小，來達到改變轉(zhuǎn)子電流，進而改變電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的目的。轉(zhuǎn)速在低于同步轉(zhuǎn)速下調(diào)整，同時將轉(zhuǎn)子回路的轉(zhuǎn)差功率回收，達到高效節(jié)能目的。
當在轉(zhuǎn)子回路引入附加電動勢ef時的等效電路如圖1所示：
由此可見，改變附加電動勢ef的大小，就可相應(yīng)改變電機的電磁轉(zhuǎn)矩的大小，進而改變電機的轉(zhuǎn)速。
sec高頻斬波串級調(diào)速系統(tǒng)的原理如圖2所示。該系統(tǒng)由啟動單元、整流器單元、斬波單元和有源逆變單元組成的。逆變單元的逆變角固定在最小值，產(chǎn)生一恒定的最大附加直流反電勢，而等效電勢大小的調(diào)節(jié)由斬波器來完成。
2.2 設(shè)備構(gòu)成
2.2.1 啟動單元
啟動單元由頻敏變阻器（pf）、接觸器1km、接觸器2km構(gòu)成。大型電動機，特別是繞線式電動機，起動電流較大，啟動時對電網(wǎng)造成較大的沖擊。為減少起動電流，使電機平穩(wěn)起動，在高頻斬波串級調(diào)速裝置中，加設(shè)了自動切換的起動裝置。在電機起動時，1km閉合，2km打開，電機轉(zhuǎn)子串入三相頻敏變阻器pf。頻敏變阻器的電阻與流過的電流的頻率成正比關(guān)系，當電機起動時，電機轉(zhuǎn)速為零，轉(zhuǎn)子電流頻率最高，為工頻頻率，此時頻敏變阻器阻值也較高，從而限制了起動電流。隨著電機轉(zhuǎn)速的增加，轉(zhuǎn)子電流頻率逐漸減少，頻敏變阻器阻值也逐漸減小。當電機定子電流低于設(shè)定的允許值時，裝置自動將2km閉合，切除頻敏變阻器，完成起動過程。
