專利名稱：一種高壓交流電機(jī)節(jié)能改造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對高壓交流電機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造的方法。
背景技術(shù)：
高壓交流電機(jī)為了節(jié)電，一般都是采用對高壓交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速來實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)有的高壓電機(jī)調(diào)速技術(shù)可分為如下幾種一是采用高低高型變頻方式，其變頻器為低壓變頻器，采用變頻器的輸入端接降壓變壓器和其輸出端接升壓變壓器，來實(shí)現(xiàn)與高壓電網(wǎng)和電機(jī)的接口，這種技術(shù)是在高壓變頻技術(shù)尚未成熟時的一種過渡技術(shù)。由于低壓變頻器電壓低，電流卻不可能無限制的上升，限制了這種變頻器的容量。由于輸出變壓器的存在，使系統(tǒng)的效率降低，占地面積增大；另外，輸出變壓器在低頻時磁耦合能力減弱，使變頻器在啟動時帶載能力減弱。另外，這種技術(shù)存在對電網(wǎng)的諧波大，即使采用12脈沖整流來減少諧波，也滿足不了某些場合對諧波的嚴(yán)格要求；輸出變壓器在升壓的同時，對變頻器產(chǎn)生dv/dt也同等放大，故必須加裝濾波器才能適用于普通電機(jī)，否則會產(chǎn)生電暈放電、絕緣損壞的情況。二是串級調(diào)速變頻器，將異步電機(jī)部分轉(zhuǎn)子能量回饋至電網(wǎng)，從而改變轉(zhuǎn)子滑差實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這種調(diào)速方式采用可控硅技術(shù)，需要使用繞線式異步電動機(jī)，但是，現(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場幾乎都采用鼠籠式異步電動機(jī)，更換電機(jī)非常麻煩。這種調(diào)速方式的調(diào)速范圍一般在70％-95％左右，調(diào)速范圍窄?？煽毓杓夹g(shù)容易造成對電網(wǎng)的諧波污染；隨著轉(zhuǎn)速的降低，電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)也變低，需要采取措施補(bǔ)償。其優(yōu)點(diǎn)是變頻部分容量較小，比其他高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)成本稍低。這種調(diào)速方式有一種變化形式，即內(nèi)反饋調(diào)速系統(tǒng)，省卻了逆變部分的變壓器，將反饋繞組直接做在定子繞組里，這種做法要更換電機(jī)，其他方面的性能與串級調(diào)速接近。串級調(diào)速電機(jī)受轉(zhuǎn)子滑環(huán)的影響，不能做到很大功率，滑環(huán)維護(hù)工作量也大，工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)越來越少。三是采用電源型直接高壓變頻器，這種變頻器，輸入側(cè)采用可控硅進(jìn)行整流，采用電感儲能，逆變側(cè)用SGCT作為開關(guān)元件，為傳統(tǒng)的兩電平結(jié)構(gòu)。由于器件的耐壓水平有限，必須采用多個器件串聯(lián)。器件串聯(lián)是一種非常復(fù)雜的工程應(yīng)用技術(shù)，其可靠性很低。由于輸出側(cè)只有兩個電平，電機(jī)承受的dv/dt較大，必須采用輸出濾波器。這種變頻器的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要外加電路就可以將負(fù)載的慣性能量回饋到電網(wǎng)。另外，電流源型變頻器的還存在電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低，諧波大，而且隨著工況的變化而變，不好補(bǔ)償?shù)葐栴}。四是采用電壓源型三電平變頻器，這種變頻器采用二極管整流，電容儲能，IGBT或IGCT逆變。三電平的逆變形式，采用二極管鉗位的方式，解決了兩個器件串聯(lián)的難題，技術(shù)上比兩個器件簡單直接串聯(lián)容易，同時，增加了一個輸出電平，使輸出波形比兩電平好。這種變頻器的主要問題是由于采用高壓器件，輸出側(cè)的dv/dt仍舊比較嚴(yán)重，需要采用輸出濾波器。由于受到器件耐壓水平的限制，最高電壓只能做到4160V，要適應(yīng)6KV和10KV電網(wǎng)的需要，更換電機(jī)是一種做法，但是造成故障時向電網(wǎng)旁路較麻煩。對于6KV電機(jī)有一種變通做法，就是將電機(jī)由星型接法改為角型接法，這樣電機(jī)的電壓就變?yōu)?KV；這種做法使電機(jī)的環(huán)流損耗上升，存在燒毀電機(jī)的危險。五是采用三電平變頻器，一般采用12脈沖整流方式。其核心技術(shù)為采用功率模塊串聯(lián)多電平變頻器；這種變頻器采用低壓變頻器串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)高壓，是電壓源型變頻器。它的輸入側(cè)采用移相降壓型變壓器，實(shí)現(xiàn)18脈沖以上的整流方式，滿足國際上對電網(wǎng)諧波的最嚴(yán)格的要求。在帶負(fù)載時，電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可達(dá)到95％以上。在輸出側(cè)采用多級PWM技術(shù)，dv/dt小，諧波少，滿足普通異步電機(jī)的需要?？筛鶕?jù)負(fù)載的需要設(shè)計變頻器的輸出電壓，是解決6KV、10KV電機(jī)調(diào)速的較好辦法。功率電路采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計，更換簡單。這種變頻器采用低壓IGBT作為逆變元件，與采用高壓IGBT的三電平變頻器相比，功率元件數(shù)目較多，但技術(shù)上較成熟。與采用高壓IGCT的三電平變頻器相比，功率元件數(shù)目較多，但總元件數(shù)目卻較少，因?yàn)镮GCT需要非常復(fù)雜的輔助關(guān)斷電路。由于整流變壓器與功率模塊的連線較多，因此變壓器不能與變頻器分開放置，在空間有限的場合不是很靈活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改造成本低、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、日常維護(hù)簡單，且省電的高壓交流電機(jī)節(jié)能改造方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是先將高壓交流電機(jī)進(jìn)行低壓改造，將改造后的電機(jī)與相應(yīng)的額定輸出電壓的低壓變頻器的三個輸出端相接。
上述低壓改造的步驟如下(1)、根據(jù)高壓交流電機(jī)參數(shù)和低壓變頻器參數(shù)，計算出電機(jī)定子每相線圈的抽頭圈數(shù)，并設(shè)計出抽頭接法；(2)、拆開電機(jī)，根據(jù)第一步計算結(jié)果，對電機(jī)定子的線圈進(jìn)行抽頭，并將所有抽頭并聯(lián)；(3)、根據(jù)第一步設(shè)計的接法對并聯(lián)后的抽頭進(jìn)行聯(lián)接；
(4)、對上述2、3步進(jìn)行改造過的電機(jī)定子進(jìn)行絕緣處理；(5)、裝好電機(jī)，并將電機(jī)的三個引線與所述低壓變頻器的三個輸出相聯(lián)接。
本發(fā)明具有改造成本低、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、日常維護(hù)簡單，節(jié)電效果好的優(yōu)點(diǎn)。


圖1本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面以3kkw汽輪發(fā)電機(jī)組鍋爐鼓風(fēng)機(jī)的高壓電機(jī)的改造為例來說這個問題，請參見圖1，該風(fēng)機(jī)的高壓電機(jī)原為6000V、290kw、三角形接法，其定子總匝數(shù)為1536圈，分為三相，每相32組，每組16圈。改造成380伏時，是將每相32組，以每組16圈全部斷開抽頭，并且將所有抽頭并聯(lián)；然后采用三角形接法，引出三條引線；再將改造后的定子進(jìn)行絕緣處理(浸漆，烘干)，最后與三相低壓380V變頻器的輸出端相接。
當(dāng)要改成660伏時，是將每相32組，以每組16圈全部斷開抽頭，并且將所有抽頭并聯(lián)；然后采用星形接法，引出三條引線；再將改造后的定子進(jìn)行絕緣處理(浸漆，烘干)，最后與三相低壓660V變頻器的輸出端相接。
當(dāng)要改造成1200伏時，是將每相32組，以每組16圈全部斷開抽頭，并且將每組16圈的線圈按8圈分成2組、所有8圈抽頭并聯(lián)，把2組已并接8圈的線圈串聯(lián)，將所有串接好的抽頭并聯(lián)；然后采用星形接法，引出三條引線；再將改造后的定子進(jìn)行絕緣處理(浸漆，烘干)，最后與三相低壓1200V變頻器的輸出端相接。
上述對高壓電機(jī)直接低壓節(jié)能改造，改造前耗電為290度/小時，改造后耗電為170度/小時，每小時節(jié)電120度電。改造成本是高壓變頻改造的三分之一。
權(quán)利要求
1.一種高壓交流電機(jī)節(jié)能改造方法，其特征在于先將高壓交流電機(jī)進(jìn)行低壓改造，將改造后的電機(jī)與相應(yīng)的額定輸出電壓的低壓變頻器的三個輸出端相接；包括如下步驟(1)、根據(jù)高壓交流電機(jī)參數(shù)和低壓變頻器參數(shù)，計算出電機(jī)定子每相線圈的抽頭圈數(shù)，并設(shè)計出抽頭接法；(2)、拆開電機(jī)，根據(jù)第一步計算結(jié)果，對電機(jī)定子的線圈進(jìn)行抽頭，并將所有抽頭并聯(lián)；(3)、根據(jù)第一步設(shè)計的接法對并聯(lián)后的抽頭進(jìn)行聯(lián)接；(4)、對上述2、3步進(jìn)行改造過的電機(jī)定子進(jìn)行絕緣處理；(5)、裝好電機(jī)，并將電機(jī)的三個引線與所述低壓變頻器的三個輸出相聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓交流電機(jī)節(jié)能改造方法，其特征在于所述高壓交流電機(jī)參數(shù)為6000V、290kw、三角形接法，其定子總匝數(shù)為1536圈，分為三相，每相32組，每組16圈；所述低壓變頻器的參數(shù)為380伏，其抽頭和接法是將每相32組，以每組16圈全部斷開抽頭，并且將所有抽頭并聯(lián)；然后采用三角形接法，引出三條引線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓交流電機(jī)節(jié)能改造方法，其特征在于所述高壓交流電機(jī)參數(shù)為6000V、290kw、三角形接法，其定子總匝數(shù)為1536圈，分為三相，每相32組，每組16圈；所述低壓變頻器的參數(shù)為660伏，其抽頭和接法是將每相32組，以每組16圈全部斷開抽頭，并且將所有抽頭并聯(lián)；然后采用星形接法，引出三條引線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓交流電機(jī)節(jié)能改造方法，其特征在于所述高壓交流電機(jī)參數(shù)為6000V、290kw、三角形接法，其定子總匝數(shù)為1536圈，分為三相，每相32組，每組16圈；所述低壓變頻器的參數(shù)為1200伏，其抽頭和接法是將每相32組，以每組16圈全部斷開抽頭，并且將每組16圈的線圈按8圈分成2組、所有8圈抽頭并聯(lián)，把2組已并接8圈的線圈串聯(lián)，將所有串接好的抽頭并聯(lián)；然后采用星形接法，引出三條引線。
全文摘要
一種高壓交流電機(jī)節(jié)能改造方法，先將高壓交流電機(jī)進(jìn)行低壓改造，將改造后的電機(jī)與相應(yīng)的額定輸出電壓的低壓變頻器的三個輸出端相接；包括如下步驟(1)根據(jù)高壓交流電機(jī)參數(shù)和低壓變頻器參數(shù)，計算出電機(jī)定子每相線圈的抽頭圈數(shù)，并設(shè)計出抽頭接法；(2)拆開電機(jī)，根據(jù)第一步計算結(jié)果，對電機(jī)定子的線圈進(jìn)行抽頭，并將所有抽頭并聯(lián)；(3)根據(jù)第一步設(shè)計的接法對并聯(lián)后的抽頭進(jìn)行聯(lián)接；(4)對上述2、3步進(jìn)行改造過的電機(jī)定子進(jìn)行絕緣處理；(5)裝好電機(jī)，并將電機(jī)的三個引線與所述低壓變頻器的三個輸出相聯(lián)接。本發(fā)明具有改造成本低、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、日常維護(hù)簡單，節(jié)電效果好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02K15/00GK101034829SQ20071007287
公開日2007年9月12日 申請日期2007年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月18日
發(fā)明者肖永彪, 謝可明 申請人:肖永彪, 謝可明