摘要： 斬波內(nèi)饋交流調(diào)速技術(shù)是我國(guó)首創(chuàng)，并具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，越來(lái)越被社會(huì)各界所認(rèn)識(shí)和接受。本文分析和介紹了斬波內(nèi)饋調(diào)速的簡(jiǎn)單原理和在本溪市供熱總公司的實(shí)際應(yīng)用及節(jié)能分析。 關(guān)鍵詞：輔機(jī) 節(jié)能 異步機(jī) 斬波內(nèi)饋 調(diào)速 功率控制 效率 前言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源日趨緊張，企業(yè)內(nèi)部挖潛，節(jié)能降耗日顯重要。供熱企業(yè)輔機(jī)配置容量余度較大是一個(gè)普遍問(wèn)題。因此，推行輔機(jī)電機(jī)調(diào)速節(jié)能勢(shì)在必行。電機(jī)調(diào)速不僅可以節(jié)能降耗，還可以避免調(diào)峰時(shí)電機(jī)的頻繁啟停，降低電機(jī)故障率及延長(zhǎng)電機(jī)使用年限，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 1、內(nèi)饋交流調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成 1.1 調(diào)速控制裝置構(gòu)成； （1）調(diào)速控制裝置型號(hào)為ZNT-2000； （2）控制裝置具有遠(yuǎn)方控制、就地控制：?jiǎn)?dòng)、停止、調(diào)速、全速切換功能； （3）DCS自動(dòng)控制接口，轉(zhuǎn)速指令信號(hào)4-20mA，轉(zhuǎn)速輸出信號(hào)4-20mA和0-5V，自動(dòng)/手動(dòng)。 1．2 斬波內(nèi)饋調(diào)速電機(jī) 內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)的安裝尺寸與普通電機(jī)相同，并與斬波控制裝置成為并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)調(diào)速控制裝置意外故障時(shí)，自動(dòng)保護(hù)裝置可以自動(dòng)將電機(jī)切換成恒速運(yùn)行，不至于造成電機(jī)停運(yùn)，提高了系統(tǒng)的可靠性。 2、斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)基本原理 斬波內(nèi)饋調(diào)速是一種以低壓（通常約為200-700V）控高壓（6KV、10KV）的高效率調(diào)速技術(shù)，突出特征在于“內(nèi)饋”與“斬波”兩項(xiàng)高新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。 2．1 內(nèi)饋調(diào)速及其功率控制原理 根據(jù)電機(jī)學(xué)的理論，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與機(jī)械功率及電磁轉(zhuǎn)矩成如下關(guān)系： 式中：Ω為機(jī)械轉(zhuǎn)速 P[sub]M[/sub] 為機(jī)械功率 T為電磁轉(zhuǎn)矩 又，根據(jù)能量守恒，有 其中：P[sub]em[/sub] 為電磁功率， p[sub]2 [/sub]為轉(zhuǎn)子損耗。 公式（2）表明，電機(jī)轉(zhuǎn)速可以通過(guò)電磁功率或損耗功率兩種控制獲得調(diào)節(jié)。電磁功率控制改變的是理想空載轉(zhuǎn)速，調(diào)速是高效率的；損耗功率控制增大轉(zhuǎn)速降，調(diào)速是低效率的。所有調(diào)速方法都?xì)w屬于功率控制原理之中。這一原理便是內(nèi)饋調(diào)速發(fā)明人屈維謙先生率先提出的“電機(jī)調(diào)速的功率控制理論”（即P理論）。 由于電磁轉(zhuǎn)矩在調(diào)速穩(wěn)態(tài)時(shí)，取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一經(jīng)為客觀的工況所確定之后，電磁轉(zhuǎn)矩就隨之被決定了，因此，電磁轉(zhuǎn)矩不僅與調(diào)速控制無(wú)關(guān)，而且不能隨意改變。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)速的作用只表現(xiàn)在調(diào)速的過(guò)渡過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩的變化是功率控制和轉(zhuǎn)速響應(yīng)滯后的結(jié)果，在一定的功率控制作用下，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速響應(yīng)自動(dòng)減小，直至新的負(fù)載平衡時(shí)為零。因此，電機(jī)轉(zhuǎn)速只能通過(guò)功率控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。 內(nèi)饋調(diào)速是基于轉(zhuǎn)子的高效率電磁功率控制調(diào)速，通過(guò)將轉(zhuǎn)子的部分功率（即電轉(zhuǎn)差功率）移出來(lái)，使轉(zhuǎn)子的凈電磁功率發(fā)生改變，于是根據(jù)P理論，電機(jī)轉(zhuǎn)速就相應(yīng)得到控制。為了獲得高性能的調(diào)速，加強(qiáng)電機(jī)調(diào)速的內(nèi)因，內(nèi)饋調(diào)速在電機(jī)定子上另外設(shè)置了內(nèi)饋繞組，用來(lái)接受電轉(zhuǎn)差功率，有源逆變器使內(nèi)饋繞組工作在發(fā)電狀態(tài)，通過(guò)電磁感應(yīng)將功率反饋給電機(jī)定子。使定子的有功功率基本與機(jī)械輸出功率相平衡，內(nèi)饋調(diào)速因此而得名。與變頻調(diào)速相比，斬波內(nèi)饋調(diào)速只是控制對(duì)象不同，兩者遵循的是同一原理，因此并不存在本質(zhì)的區(qū)別。 [align=center] 圖1斬波內(nèi)饋功率圓圖及系統(tǒng)圖[/align] 2．2斬波的作用與意義 斬波器的作用相當(dāng)于按一定的頻率、周期性地接通和關(guān)斷的高速開(kāi)關(guān)?？刂茢夭ǖ恼伎毡?，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變電流的控制，也就是控制了反饋到內(nèi)部?jī)?nèi)饋繞組的電流和功率，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)饋調(diào)速。其意義在于： （1） 使有源逆變器的功率因數(shù)可以高達(dá)0.9，且恒定不變。 （2） 有源逆變器的額定容量?jī)H為電機(jī)容量的14.8%， 加上觸發(fā)簡(jiǎn)單，使可靠性大為提高。 3、斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)的控制及運(yùn)行方式 由于系統(tǒng)調(diào)速范圍及運(yùn)行特性的需要，設(shè)置了頻敏變阻器啟動(dòng)和調(diào)速停止方式。 （1）啟動(dòng)時(shí)，直接控制高壓開(kāi)關(guān)柜，電機(jī)經(jīng)頻敏啟動(dòng)，可以減小啟動(dòng)電流并增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 （2）調(diào)速運(yùn)行時(shí)，直流回路存在較大的電磁能量，如果直接停電，將產(chǎn)生過(guò)電壓使可控硅損壞。所以調(diào)速停車時(shí)，設(shè)置的邏輯控制會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到全速后再停車。事故停電有斷電和過(guò)壓保護(hù)，防止了設(shè)備的損壞。 （3）該調(diào)速設(shè)備可以在不停機(jī)的情況下自檢。即設(shè)備可在全速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以用低電壓小電流模擬調(diào)速運(yùn)行，這樣可在不影響運(yùn)行的情況下檢測(cè)斬波器和逆變器是否正常，給檢修帶來(lái)極大的方便。 （4）在集控室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作。該方式與本機(jī)操作相同，且更加方便； （5）DCS控制方式。遠(yuǎn)方操作指令在給定4—20mA控制信號(hào)下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、平滑調(diào)速，并在出現(xiàn)斷線故障時(shí)能夠保持原來(lái)給定轉(zhuǎn)速，同時(shí)發(fā)出斷線報(bào)警信號(hào)。 4、應(yīng)用情況 [align=center]表1 斬波內(nèi)饋調(diào)速應(yīng)用情況一覽表 （10KV） [/align] 4．1 1#引風(fēng)機(jī)電機(jī) 電機(jī)技術(shù)參數(shù) 型號(hào)：YQT2-500-6 電壓：10KV 額定電流：42.7A 功率：560KW 額定轉(zhuǎn)速：985轉(zhuǎn)/分 使用結(jié)果的分析： 風(fēng)機(jī)運(yùn)行全速時(shí)電機(jī)功率285KW，而風(fēng)機(jī)在調(diào)速時(shí)電機(jī)功率152KW，即調(diào)速狀態(tài)下一小時(shí)節(jié)電133度。若電機(jī)按每年運(yùn)行3600小時(shí)計(jì)算（按150天計(jì)算），可節(jié)約47.88萬(wàn)千瓦時(shí)。按每度電0.65計(jì)算，可節(jié)約資金約31.122萬(wàn)元。該調(diào)速系統(tǒng)投資大約在2.5個(gè)供暖期即可收回。 4．2 1#一次風(fēng)機(jī)電機(jī) 電機(jī)技術(shù)參數(shù) 型號(hào)：YQT2-500-4 電壓：10KV 額定電流：29.2A 功率：400KW 額定轉(zhuǎn)速：1489轉(zhuǎn)/分 使用結(jié)果的分析： 風(fēng)機(jī)運(yùn)行全速時(shí)一小時(shí)耗電231KW，而風(fēng)機(jī)在調(diào)速時(shí)一小時(shí)耗電120KW，即調(diào)速狀態(tài)下一小時(shí)節(jié)電111度。若電機(jī)按每年運(yùn)行3600小時(shí)計(jì)算（按150天計(jì)算），可節(jié)約39.96萬(wàn)千瓦時(shí)。按每度電0.65元計(jì)算，可節(jié)約資金約25.974萬(wàn)元。該調(diào)速系統(tǒng)投資大約在2.5個(gè)供暖期即可收回。 結(jié)束語(yǔ) 斬波內(nèi)饋調(diào)速在我公司順利投入生產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行一直較為穩(wěn)定可靠，平均節(jié)能效果在41.75%，實(shí)踐證明，該系統(tǒng)與高壓變頻調(diào)速相比，不僅價(jià)格低廉，而且調(diào)速效率高，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資回收期短。確實(shí)不失為一種較好的調(diào)速方法，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。