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繞線式電機(jī)現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動與智能驅(qū)動

1繞線式電機(jī)特點

2傳統(tǒng)繞線式電機(jī)電控柜主要缺失

3 繞線式電機(jī)待解決電氣問題

4 各種啟動裝置啟動特性比較

5 流體機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、機(jī)床行業(yè)應(yīng)用

6 推薦替代產(chǎn)品

7 替代的主要效益

8 節(jié)電模式

9 使用傳統(tǒng)交直交變頻器主要缺失

10 傳統(tǒng)軟啟動與瘦斯達(dá)變頻式軟啟差異分析

1. 繞線式電機(jī)特點

 

傳統(tǒng)采用繞線式電機(jī)采用轉(zhuǎn)子電壓控制技術(shù)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速、提高啟動轉(zhuǎn)矩、電機(jī)軟起停、降低啟動電流，廣泛的應(yīng)用在景區(qū)纜車、冶金牽引機(jī)、水泥球磨機(jī)與羅茨風(fēng)機(jī)、礦坑升降機(jī)、破碎機(jī)、各類壓延機(jī)械、鉆機(jī)、天車、起重機(jī)、牽引機(jī)、提升機(jī)、慣性負(fù)載驅(qū)動等負(fù)載。

由于必須從轉(zhuǎn)子引出三相電勢來控制導(dǎo)致電機(jī)滑環(huán)碳刷故障率高，轉(zhuǎn)子電阻器（水電阻）體積極大溫升高成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重，控制效率很差；繞線式電機(jī)設(shè)備自動化層次低，運行效率低、故障率高導(dǎo)致維修及停機(jī)頻繁加上繞線式電機(jī)半密閉結(jié)構(gòu)不耐粉塵潮濕環(huán)境、可靠性低，維護(hù)費用高，電機(jī)故障率較高，調(diào)速電阻發(fā)熱量大且污染環(huán)境，屬于亟待技術(shù)改造的電機(jī)設(shè)備。

2. 傳統(tǒng)繞線式電機(jī)電控柜主要缺失

瘦斯達(dá)交流驅(qū)動器替代傳統(tǒng)電控柜的效益：

降低20%電氣總投資費用，每月節(jié)約20%電費，電控柜縮小80%體積。

高壓單元串聯(lián)變頻器采用串聯(lián)疊加性原理，高壓10KV經(jīng)過移相變壓器降壓改變相序及電壓等級，再經(jīng)過功率單元變頻調(diào)速，最后串聯(lián)起來輸出為10KV電壓等級。

高壓變頻器缺失：

1. 移相變壓器的損耗最低10%，全部驅(qū)動運行損耗達(dá)到25%左右。

2. 低壓變頻器本身運行時會增加電網(wǎng)變壓器的諧波損耗2-5%。

3. 高壓變頻器PWM高頻開關(guān)導(dǎo)致電機(jī)發(fā)燙運行損耗提高10%左右。

4. 高壓變頻器本身的損耗約2-4%。

5. 電網(wǎng)諧波污染無法忍受；諧波污染影響到二次變電所，大功率影響到一次變電所。

6. 如果需要諧波治理等于再購買一臺高壓變頻器，那么運行損耗再加倍計算。

7. 高壓變頻器投資金額極高，加上故障率極高，回收時間遙遙無期。

8. 高壓變頻器的PWM波形帶來嚴(yán)重的無線電干擾（EMI）問題。

9. 風(fēng)機(jī)水泵設(shè)備一般不允許調(diào)速，調(diào)速以后所有運行參數(shù)均改變（壓力、流量平方下降），調(diào)速后負(fù)載設(shè)備運行效率急劇惡化。

10. 高壓變頻器的電子元器件太多，損耗大，發(fā)熱量高，導(dǎo)致產(chǎn)品故障率極高。

通過以上分析后就知道單元串聯(lián)高壓變頻器不適合做風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)節(jié)能改造，這是所有已經(jīng)使用高壓單元串聯(lián)變頻器節(jié)能改造驗證的共同結(jié)果。

傳統(tǒng)軟啟動與瘦斯達(dá)變頻式軟啟動差異分析

繞線式電機(jī)許多使用傳統(tǒng)移相電機(jī)軟啟動器作為電機(jī)啟動裝置，但是效益有限，除了降低少部分啟動電流外沒有其他幫助，因為移相軟啟動器啟動電流在2-6倍（直接啟動5-8倍），不能帶載啟動（交流異步電機(jī)特性：電壓與轉(zhuǎn)矩平方成比例），因此常有啟動失敗問題發(fā)生。采用移相電機(jī)軟啟動器還必須進(jìn)行節(jié)能改造，無功補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備投資。

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動器具有許多好處，參考下列比較表格。

3. 繞線式電機(jī)待解決電氣問題

1. 降低電氣總投資成本，也就是降低電控柜、動力線等相關(guān)費用。

2. 電機(jī)啟動時無啟動沖擊電流，應(yīng)該允許多次啟動不會影響到電網(wǎng)及驅(qū)動電機(jī)。

3. 電機(jī)驅(qū)動設(shè)備必須能夠帶載啟動，啟動特性必須優(yōu)越。

4. 有效降低電網(wǎng)啟動容量，最好沒有啟動沖擊電流。

5. 降低流動電費；允許多次啟停方式提高電機(jī)能源利用率。

6. 解決大馬拉小車問題，減免無功補(bǔ)償設(shè)備。

7. 解決低效、高污染的傳統(tǒng)老舊轉(zhuǎn)子控制技術(shù)。

8. 提高產(chǎn)品可靠性的問題。

9. 可免除再投資購買各種電氣輔助設(shè)備（沒有環(huán)境污染問題）。

10. 能夠智能自動化節(jié)能驅(qū)動控制，通過壓力、流量反饋信號閉環(huán)控制。

11. 具備現(xiàn)代化人機(jī)界面控制，各種通訊接口或觸摸屏人機(jī)界面。

4. 各種啟動裝置啟動特性比較

傳統(tǒng)電氣工程師都是按照電機(jī)5-8倍啟動特性設(shè)計驅(qū)動控制；電機(jī)不能隨意啟停，越大功率限制越嚴(yán)格，因為會影響到電網(wǎng)質(zhì)量、電機(jī)壽命、輸配電線、開關(guān)設(shè)備、負(fù)載安全等連串問題。

西普瘦斯達(dá)變頻式電機(jī)軟啟動器將改變過去百年來交流電機(jī)啟動沖擊電流問題；瘦斯達(dá)驅(qū)動交流異步電機(jī)在滿載轉(zhuǎn)矩時的啟動電流只需要額定電流（參考圖一到圖三）。

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器-A6是替代傳統(tǒng)電控柜的核心部件，采用變頻式交交變頻技術(shù)在滿載轉(zhuǎn)矩啟動時只需額定電流，大幅度降低電網(wǎng)容量需求。還有智能信息物聯(lián)網(wǎng)通訊，半導(dǎo)體器件全數(shù)字控制技術(shù)，帶有節(jié)能與全方位電機(jī)保護(hù)功能，是21世紀(jì)最先進(jìn)可靠的交流異步電機(jī)綠色節(jié)能智能控制產(chǎn)品。

由于沒有啟動沖擊電流發(fā)生，交流電機(jī)可以隨意啟停控制，不會增加電網(wǎng)容量、開關(guān)設(shè)備、輸配電線等負(fù)擔(dān)，也沒有電網(wǎng)諧波污染，電機(jī)壽命也不受影響，那么電機(jī)任意啟停沒有限制；這樣才能有效提高能源利用率，改變了傳統(tǒng)電機(jī)節(jié)能降耗的觀念。

圖四及圖五說明了環(huán)保型綠色變頻器的輸出特性，與傳統(tǒng)電壓型變頻器具有相同的輸出特性，輸出高轉(zhuǎn)矩，分為恒轉(zhuǎn)矩-G與平方遞減轉(zhuǎn)矩-P輸出特性。

 
                    圖一：啟動電流特性                               圖二：軟啟動特性                                              圖三：啟動轉(zhuǎn)矩特性
 
                    圖四 X7輸出轉(zhuǎn)速與輸出電壓曲線                                                                  圖五 X7輸出轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩曲線

5. 流體機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī)械與機(jī)床行業(yè)應(yīng)用

傳統(tǒng)移相軟啟動器有局限性，就是無法帶載啟動，因為采用移相減壓原理將抑制啟動電流，而交流異步電機(jī)的特性是電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)矩平方成比例，因此即使在流體機(jī)械的應(yīng)用里，如果有回風(fēng)、持壓或銹泵都是無法順利啟動的，也就是如果有負(fù)載時啟動電流還是非常大的，所以傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動器應(yīng)用的市場就局限于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等負(fù)載，無法帶載啟動。

瘦斯達(dá)采用交交變頻轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（VVVF）作為啟動技術(shù)，驅(qū)動電機(jī)在額定負(fù)載情況下啟動電流也只有額定電流而已（請參考上圖）。簡易型家族具有遞減轉(zhuǎn)矩輸出（P）與恒轉(zhuǎn)矩輸出（G）兩種輸出特性可選，突破了傳統(tǒng)軟啟動器的局限性；P遞減轉(zhuǎn)矩輸出特性可應(yīng)用于流體機(jī)械應(yīng)用還可解決帶載啟動問題，G型恒轉(zhuǎn)矩輸出特性可應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)機(jī)械與工具機(jī)械負(fù)載。

繞線式電機(jī)替代產(chǎn)品

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器-G恒轉(zhuǎn)矩輸出特性，替代傳統(tǒng)繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子控制器可直接技術(shù)改造（電機(jī)不需要更換，直接短路轉(zhuǎn)子花環(huán)即可），不再使用轉(zhuǎn)子控制器，改由瘦斯達(dá)從一次電源控制啟動，具有繞線式電機(jī)的啟動特性，效率高，沒有環(huán)境污染問題，可靠性高，還可以節(jié)能驅(qū)動控制（參考下圖）。

6. 推薦替代產(chǎn)品

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器替代傳統(tǒng)繞線式電控柜的效益：

降低20%投資費用，每月節(jié)約20%電費，電控柜縮小80%體積。

礦井提升機(jī)技術(shù)改造

傳統(tǒng)礦井提升機(jī)采用繞線式電機(jī)驅(qū)動控制，由于繞線式電機(jī)許多問題應(yīng)用效果不佳，故障率高，速度不均勻穩(wěn)定，環(huán)境污染問題嚴(yán)重，能耗較大，檢修頻繁，提升機(jī)軟啟?？刂剖鞘堑V井的主要技術(shù)改造項目。

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器具有良好的帶載啟動特性及二段速度控制，能夠低速運行及高速運行，而且高速時可以旁路，驅(qū)動電機(jī)可以是繞線式電機(jī)（轉(zhuǎn)子短路即可）或鼠籠式異步電機(jī)，是最理想的礦井提升機(jī)驅(qū)動控制設(shè)備。

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器在滿負(fù)載工況時只需額定電流就可輕松平穩(wěn)帶載啟動，沒有沖擊電流，不會影響到電網(wǎng)、電機(jī)及電網(wǎng)供電系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)的安全。

礦井提升機(jī)選用瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器驅(qū)動繞線式電機(jī)具有優(yōu)越的啟動特性。

軋鋼、壓延機(jī)械應(yīng)用

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器的啟動特性最適合鋼鐵機(jī)械的應(yīng)用，由于電機(jī)啟動沒有沖擊電流，而且能夠在額定電流以內(nèi)達(dá)到滿負(fù)荷帶載啟動，提高驅(qū)動容量可以快速啟停電機(jī)，瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器運行高頻度啟停控制，電機(jī)、電網(wǎng)、驅(qū)動器本身都不會產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。

送風(fēng)機(jī)節(jié)能驅(qū)動應(yīng)用

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器可接受物理量反饋控制，作為電機(jī)啟?？刂菩盘?，全速時可以旁路運行沒有額外損耗發(fā)生， 采用變頻式技術(shù)，可帶載啟動沒有沖擊電流。進(jìn)一步資料請查看現(xiàn)代化風(fēng)機(jī)節(jié)能驅(qū)動資料。

用戶如需調(diào)速，可選用環(huán)保型綠色變頻器（A7/H7）替代傳統(tǒng)電壓型變頻器，這樣沒有諧波污染及電機(jī)PWM噪音無線電干擾等問題。

循環(huán)水泵應(yīng)用

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器可接受物理量反饋控制，作為電機(jī)啟停控制信號，全速時可以旁路運行沒有額外損耗發(fā)生，采用變頻式技術(shù)，可帶載啟動沒有沖擊電流。具有泵停功能防止水錘現(xiàn)象。進(jìn)一步資料請查看現(xiàn)代化泵浦節(jié)能驅(qū)動資料。

用戶如需調(diào)速，可選用環(huán)保型綠色變頻器（A7/H7）替代傳統(tǒng)電壓型變頻器，這樣沒有諧波污染及電機(jī)PWM噪音無線電干擾等問題。

礦山機(jī)械所有的交流異步電機(jī)驅(qū)動控制均可選用西普產(chǎn)品。

風(fēng)機(jī)、水泵各種控制裝置性能比較

推薦節(jié)能驅(qū)動選型

替代傳統(tǒng)高壓變頻器方案、替代傳統(tǒng)高壓電機(jī)軟起動器

 

1. 主要推薦瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器-A6/H6替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動或星三角降壓啟動裝置達(dá)到無啟動沖擊電流降低電網(wǎng)容量達(dá)到降低基本電費，運行時可通過PFC控制解決大馬拉小車問題達(dá)到減免無功補(bǔ)償設(shè)備，2X二段速度低速節(jié)能，可頻繁啟動提高能源利用率達(dá)到降低流動電費目的，利用負(fù)載物理量檢測反饋來自動啟停電機(jī)，調(diào)整電機(jī)做功滿足變動負(fù)載特性需要。

2. 選用瘦斯達(dá)變頻式交流驅(qū)動器-A5/H5替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動或星三角降壓啟動裝置，無啟動沖擊電流降低電網(wǎng)容量達(dá)到降低基本電費；可使用多次啟動模式提高能源利用率達(dá)到降低流動電費目的，利用開關(guān)量反饋控制電機(jī)啟停方式調(diào)整做功滿足變動負(fù)載特性需要。

3. 推薦選用普司達(dá)環(huán)保型綠色變頻器-A7/H7直接替代傳統(tǒng)交直交變頻器或高壓單元串聯(lián)變頻器，具有前面兩種產(chǎn)品的功能特性外還增加變頻調(diào)速功能；雖然兩者雖然都是變頻器，性能卻大不相同；普司達(dá)產(chǎn)品沒有電網(wǎng)污染問題也沒有高頻干擾污染問題不必投資諧波抑制設(shè)備，而且提高25%以上的節(jié)能效果及旁路節(jié)能運行。

4. 可直接選用普司達(dá)低壓智能全數(shù)字電控柜-P，由本公司按照客戶需要推薦各種現(xiàn)代化驅(qū)動控制裝置全面解決傳統(tǒng)繞線式電機(jī)問題，降低電氣總投資成本，降低電費及檢修成本，智能制造控制。

7. 替代的主要效益

1. 電氣投資總成本下降20%左右，包括電網(wǎng)容量下降，動力線及開關(guān)設(shè)備等。

2. 只需要鼠籠式三相異步電機(jī)，可替代繞線式電機(jī)，得到更好的啟動特性。

3. 電控柜體積縮小80%以上。

4. 電網(wǎng)容量下調(diào)20%，沒有啟動沖擊電流。

5. 接觸器采用半導(dǎo)體過零開關(guān)控制，沒有火花拉弧現(xiàn)象。

6. 流體負(fù)載間歇性做功節(jié)能控制-流動電費下降20%左右。

7. 不必再投資購買節(jié)能改造、技術(shù)改造、無功補(bǔ)償、污染防治設(shè)備。

8. 交交變頻轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，額定轉(zhuǎn)矩負(fù)載時啟動電流只需額定電流。

9. 高效率運行發(fā)熱量小，低壓損耗最大0.5%，中高壓損耗最大0.1%。

10. 免除全部傳統(tǒng)繞線式電機(jī)的轉(zhuǎn)子控制設(shè)備，不再有污染問題發(fā)生。

11. 具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，局網(wǎng)、總線、RS-485，MODBUS-RTU，PROFIBUS-DP

12. 全方位電機(jī)保護(hù)功能，電機(jī)不再燒毀。

13. 智能全數(shù)字電控柜，顯示屏或觸摸屏現(xiàn)代化人機(jī)界面。

8. 節(jié)電模式

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能：流體負(fù)載間歇性做功提高能源利用率。

旁路節(jié)能：負(fù)載率較高時可以旁路運行（DOL），沒有多余損耗。

閉環(huán)節(jié)能：通過開關(guān)量傳感器反饋信號作為啟停指令。

輕載節(jié)能：透過PFC功能達(dá)到輕載自動降壓達(dá)到降低運行損耗提高功因功能。

低速節(jié)能：不均勻負(fù)載在等待期間可以降低轉(zhuǎn)速2X運行達(dá)到節(jié)能效果（例如輸送帶）。

調(diào)速節(jié)能：流體機(jī)械的轉(zhuǎn)速與功率成三次方關(guān)系，恒轉(zhuǎn)矩輸出則為正比例關(guān)系。

H5/A5節(jié)能模式

軟啟?？刂剖亲钔ㄓ玫墓?jié)能模式，利用手動或者負(fù)載信號檢測反饋開關(guān)量來啟停電機(jī)達(dá)到控制做功的目的，例如：空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵類、壓縮機(jī)利用壓力傳感器的上下限開關(guān)量來啟停驅(qū)動電機(jī)。H5本身采用變頻式技術(shù)，瘦斯達(dá)可以無沖擊電流平滑啟停電機(jī)，即使在滿載轉(zhuǎn)矩下也只需要額定電流，電網(wǎng)沒有諧波污染問題；瘦斯達(dá)驅(qū)動時交流異步電機(jī)沒有啟動沖擊電流而且能夠滿載恒轉(zhuǎn)矩啟動的特性將顛覆交流電機(jī)驅(qū)動控制傳統(tǒng)觀念。

固定電費評估：由于沒有啟動沖擊電流，電網(wǎng)變壓器容量可以有效下降，至少節(jié)約25%的固定電費。

流動電費評估：依據(jù)負(fù)載做功需求情況來決定驅(qū)動電機(jī)的啟?？刂?/span>，提高能源利用率。節(jié)電效果可能30%（依據(jù)工況決定）。

主要節(jié)能降耗技巧可點擊參考瘦斯達(dá)節(jié)能降耗技巧。

H6/A6節(jié)能模式

在H5節(jié)能模式的基礎(chǔ)上增加輕載節(jié)能與低速節(jié)能的功能；

大馬拉小車是目前最普遍的現(xiàn)象，也就是電機(jī)運行在額定負(fù)載以下，這樣會提高線損、降低功因提高無功補(bǔ)償設(shè)備費用。輕載節(jié)能就是解決大馬拉小車的問題。

低速節(jié)能在輸送帶系統(tǒng)普遍應(yīng)用，例如機(jī)場、商場、地鐵等沒有旅客時可以降低轉(zhuǎn)速達(dá)到有效節(jié)能的目的，在電磁閥控制系統(tǒng)卸載時也能再次降低損耗50%左右。雖然傳統(tǒng)變頻器也能做到，但是必須支付額外15%的損耗、電網(wǎng)諧波污染、PWM噪音、無線電干擾等成本問題。

H7/A7節(jié)能模式

流體機(jī)械最重要的調(diào)速目的在于節(jié)能，因為速度與功率三次方的比例，節(jié)能效果明顯。產(chǎn)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)速與功耗成正比關(guān)系，但是更多的目的在于生產(chǎn)工藝需要。

H7/A7就是綠色變頻器，采用特殊VVVF控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)變頻器的節(jié)能省電功能，而且還提高15%以上節(jié)電空間（高壓可提高25%），沒有電網(wǎng)污染、無線電干擾與PWM噪音問題。

還有比傳統(tǒng)變頻器更好的地方就是H7能夠旁路運行，在接近工頻速度就可以直接旁路，這是傳統(tǒng)變頻器做不到的。其他功能請參考H5及H6相同的節(jié)能模式介紹。

詳細(xì)應(yīng)用技術(shù)請參考瘦斯達(dá)節(jié)能降耗原理資料

1. 使用傳統(tǒng)交直交變頻器的缺失

傳統(tǒng)電壓型變頻器采用交直交技術(shù)造成電網(wǎng)諧波電流污染嚴(yán)重，又是采用高頻載波PWM技術(shù)，帶來了極大的無線電干擾（EMI）與PWM污染問題，導(dǎo)致驅(qū)動電機(jī)損耗提高10%左右，電腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，線圈承受3倍的突波電壓，電機(jī)驅(qū)動線集膚效應(yīng)嚴(yán)重。

低壓電壓型變頻器驅(qū)動系統(tǒng)的損耗超過15%以上，高壓多電平控制技術(shù)因為使用移相變壓器導(dǎo)致效率再降低10%以上，因此傳統(tǒng)高壓變頻器體積大、價格高、器件多、故障率高、運行效率低的特點。

傳統(tǒng)電壓型變頻器的環(huán)境污染問題嚴(yán)重，治理需要投資高于變頻器的價格，而且無法全部有效抑制，治理設(shè)備的損耗更大。因此完全失去了節(jié)能驅(qū)動的價值。