高压异步电机自身有级调速的新设计

发布时间:2015.04.09 新闻来源:高压电机_高压电动机_高效节能电机_湘潭电机厂_湘潭电机集团有限公司 浏览次数:

1 成果简介:
本项技术是为高压电机6-10千伏的大功率异步电动机的调速设计和改造提供一个全新的设计方法,即“三相电源与由其衍生出的变相电源相融合”。这是一项全新的设计方法。它没有制造上的难度,工艺性极好,而性能又很强,它能真正实现变一台电机为二台,而又集二台电机为一台,是高压电机生产厂家所首选的设计方法,并根据本厂的历史状况保持原型由单速改为双速,并进而改为三速四速。
高压3kV 6kV 10kV 近极比有级调速:
1) 利用单速电动机现有结构的有效材料(包括硅钢板及电磁线),做成双速、3速、4速的电动机。
a) 2速电动机:做成近极比的4/6P,6/8P,8/10P,8/12P,10/12P,12/14P,12/16P,14/16P,14/18P,18/20P,18/24P,……
b)  2速电机的出力,其高速档与同等出力的单速电机一样,有效材料一样,而其低速档的出力可以做到按转速1次方输出,即恒转矩输出。
c)  3速4速电机的出力,仍可达到高速档按单速电机的功率输出,同样低速档仍可按转速1次方输出,唯其铁心尺寸应适当放长。
2)  所使用的新设计方法:
“三相电源与由其衍生出的变相电源相融合”是所应用的新的设计方法。此时现有电机的结构保持不变。
此设计方法的特点:
a) 用变频器调速是改变交流电的频率,而交流电的其他二个量:初始相位角不变,相幅值必须随压/频为恒定值来变; 本成果技术则交流电的频率不变,要改变的是初始相位角差,这实际上是改变着交流电的相数,以不是三相而是多于三相的某个值,它究竟是哪个相值,这取决于二个因素一是要变的极数,二是电机所给出的槽数,并能衍生出均衡的多相负载。在权衡其特点是要兼顾相数的最小值和磁势波形的谐波含量的最小值。设计的关键与要害点就聚聚于此。根据变极的需要来改变相间的相位角差而其相幅值保持不变。
b) 被改变的相位角差是作用于转子体上,在转子上产生与三相电源相同效果的园旋转磁场,而转速得到近极比变极变速的效果。
c) 电机定子绕组结构:保留原单速绕组不变线圈,包括定子线圈的跨距、匝数、线规都不变,即整数等匝线圈,这大大提高了电机制造的工艺性,但电机的端部接线需要按变极与“变相”的要求加以配合改变。
d) 因此该设计方法非但适应新电机双速的设计,兼而适应现在运行着的旧电机的改造,(甚至在现场的就地改造)。很明显同样适用低压电机的调速设计与改造
e) 将原电机的原配套电源变压器也要做相应的符合“变相”要求满足变极需要的改动,变压器的铁心结构维持原结构不变。变压器的铁芯是圆截面,圆线圈是很容易改造的。
f) 变频的方法在高压6~10KV的电机中用于调速有难于制造的沟壑,大功率的电力电子器件IGBT,IGCT因电压高必须多个元件串并联,要多个元件同时导通与关断,实属困难,因此迟滞了变频器在高压电机领域的调速应用,且成本太高,维护很难。
g) 电机有级近极比调速,国内外的制造有二种方法:一为舍去1/4组槽,因而出力降低25%以上;另一方法为双绕组结构,高低速功率都降低30%以上,这也是不得已的办法,因为要得到调速节能的效果舍此哪有其他。
h) 本技术成果可以实现单速变双速而出力不降低,磁势波形的正弦度极佳,和单速电机一样,这是很难做到的。本技术在小容量电机中已模拟试验过了,说明这是一项很好的设计方法,确实是当今国内外所未见的新异。
2 技术投资分析:
主要在人工,所用工时不多,现有高压电机生产厂家都易做到,凭图生产,没有难点。
3 应用领域及前景分析
3.1 适用范围
此项技术适用国内外所有异步高压电机3kV、6kV、10kV 50-60Hz,槽数48,60,72,84,90,96,108,120,126,144,168……中心高H=400,450,500,560,630,710,800,900,1000,1120,功率大小不限,涵盖整个高压电机及低压大功率电机的近极比变级调速。
3.2 效益分析
高压3kV、6kV、10kV中型电机绝大多数都用于传输流体负载,为风机、泵类、水、油液体,它们在设备兴建之始都无例外地留出了余量,如今在应用中必须调管道截面来调流量,这种原始方法可调流量而不节能,多消耗着大量电能,为人们所共认。
这些流体:液气负荷属3次方负载,即流量和转速1次方成正比,但力矩和转速2次方成正比,而功率则和转速3次方成正比,所以实施电机节能的根本途径在于调速,不是提高电机效率,调速节电是大数!可节电40-70%,此项成果已在低压电机中广为工业现场实验证实,而单纯提高效率只在1-3%。
当今人们对调速特别关注于变频,但对高压电机,由于电机电压增高,变频器的难度亦相应大增,成本和维护费用,用户难于承受,故到目前为止,应立即改造为调速,而用户无力改造者据国家发改委公布的数字仍有85%的高压电机,它们还在等待改造!其占电网总容量的约为25-30%左右,多耗电量着实不小。
例: 一台H500 Y5004-4P电机 1400kW为例拖动水泵负载, 一年按8000小时计,如以4P变4/6P双速改造,使用6P时间按40%计,节电率[1-(4/6)3]=70% → 按60%计,则一年可节电 1400×(8000×40%)×[1-(4/6)3]=268.8万度。1度电按0.5元计:268.8万度×0.5元/度=134万元。
一年的电费节省达134万元之巨。
莫怪有的变频器生产商以“先付变频器使用后,从年终节电中提取每年一定比例,收回技术投入”这种方法与用户合作。
如果是H500 Y500-6P 1000kW,改造为6/8P电机,节电率=[1-(6/8)3]=58% → 按50%计,则一年节电1000×(8000×40%)×[1-(6/8)3]=160万度≒80万元。
可见节电量对调速的依存比例之大。
这样大的节电值,生产厂家的节电提取应多大,现在单速电机的价格,改造后双速的价格应定在什么线上,生产厂家是可以自己选定的!
3.3 市场前景
市场在国内和国外都是非常大的
3.4 厂房条件建议
对于现生产高压电机的厂家而言,不需要另造新厂,不需要增添设备。本技术成果有极好的工艺性,特别适合于国内外所有中型大型生产厂家,应用本技术成果为用户大幅节电,为国家实现节能减排。
诚盼贵科易网站推动本技术成果的应用,我们全力共为,共享。
3.5 备注
只需要申办国内外发明专利并创办条件,抢先占有市场!

公司名称: 湘潭电机厂
联 系 人: 胡经理
联系电话: 0731-58626841
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