开关磁阻电动机调速系统srd在空气压缩机上的应用

《开关磁阻电动机调速系统srd在空气压缩机上的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开关磁阻电动机调速系统srd在空气压缩机上的应用（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2 0 0 5 年第四届中国电机发展论坛论文集 开关磁阻电动机调速系统( S R D ) 在空气压缩机上的应用 山东科汇电气股份有限公司贾明全、孟祥刚、丁慎言 一、S R D 工作原理简介 开关磁阻电动机( S R M ) 是定子、转子双凸极可变磁阻电动机。定子、转子均由硅钢片 叠压而成，转子上既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组。开关磁阻电动机可设计成 多种不同相数结构，且定、转予的极数有多种不同的搭配。 定子 图1 所示电动机为8 6 极。若以图1 中定、转子的相对位置作为起 始位置，依次给A B c D 相绕组通电，转子即会逆着励磁顺序以逆时 针方向连续旋转；反之，依次给D C B

2、A 相通电，则电动机会顺时针 方向转动。开关磁阻电动机的转向与相绕组的电流方向无关，只取决于相 绕组通电的顺序。该电动机结构比鼠笼式交流异步电动机还要简单，其突 出的优点是定子上只有几个集中绕组，转子上无任何形式的绕组，机械强 度很高，制造简单、可靠性高。 控制器通过电子电路控制功率开关器件的导通与关断，功率开关器 件又控制电动机各相绕组的导通与关断，从而使电动机旋转，旋转方向与 电流方向无关。通过控制绕组导通与关断的顺序，可以控制电动机的旋 图1 ：开关磁阻电动机原理图 转方向，通过控制绕组的电流及开通与关断角度可以控制电动机的转速。控制器原理如图2 所示。 图2 ：开关磁阻电动机控制器原理

3、图 2 0 0 5 年第四届中国电机发展论坛论文集 二、 S R D 系统特性 开关磁阻电动机调速系统是由嵌入式微处理器、大规模数字模拟器件、电力电子功率器 件及开关磁阻电动机共同组成的新型调速系统，其性能指标比普通交流变频调速系统及直流 电机调速系统都要好，它是一种新颖的、高性价比的、具有典型机电一体化结构的无级调速 系统。该系统具有以下优点： 1 系统效率高 开关磁阻电动机调速系统在其宽广的调速范围内，整体效率比其它调速系统高出至少 1 0 。在低转速及非额定负载下高效率更加明显。 2 调速范围宽，低速下可长期运转 开关磁阻电动机调速系统在整个调速范围内均可带负荷长期运转，电机及控制器的温

4、 升均低于工作在额定负载时的温升。 3 高起动转矩，低起动电流 开关磁阻电动机调速系统起动转矩达到额定转矩的1 5 0 时，起动电流仅为额定电流的 3 0 。 4 可频繁起停及正反转切换 开关磁阻电动机可频繁起停，频繁正反转。在有制动单元及制动功率满足时间要求的 情况下，起停及正反转切换可达每小时一千次以上。 5 三相输入电源缺相或控制器输出缺相不烧电动机 三相输入电源缺相，开关磁阻电动机或者欠功率运行或者停机，不会烧毁电机和控制 器。电动机输入缺相只会导致电动机输出功率减小，或者有可能导致电动机无法起动，对电 机没有影响。 6 过载能力强 开关磁阻电动机过载能力强，当负载短时远大于额定负载时

5、，转速会下降，保持最大 输出功率，不会出现过流现象。当负载恢复正常时，转速恢复到设定转速。 7 功率器件控制错误不会引起短路 开关磁阻电动机调速系统的上下桥臂功率器件和电机的绕组串联，不存在功率器件由 于控制错误或干扰导致短路而烧毁的现象。如图3 所示。 2 0 0 5 年第四届中国电机发展论坛论文集 三相交流输入 图3 ：控制器主电路 8 可靠性高 由于开关磁阻电动机的转子无绕组和鼠笼条，电动机可高速运转而不变形，机械强度 和可靠性均高于其它类电机。定子线圈嵌装容易，端部短而牢固，热耗大部分在定子，易于 冷却。转子无永磁体，可有较高的最大允许温升。 该调速系统适用于风机、水泵、压缩机、压力机

6、、抽油机、传送带、机床等各种场合， 可赢接取代交流变频及其它调速系统。其低起动电流、大起动转矩的特性，更适合于牵引运 输车辆的应用。 三、8 R D 驱动空气压缩机的优势 空气压缩机在各个行业都有广泛的应用，其节能问题成为空气压缩机制造企业和使用 企业研究的热点问题。现在空气压缩机的运行主要有以下两种方式： 一是电动机不调速，控制进气阀，调节进气量，以保持管网压力在某一个范围内。该 种调节方式存在的缺点是，电动机全速运行，负载变化很大，效率低，耗能大，而且活塞等 部件磨损快，运行成本高； 二是采用变频调速，根据管网压力调节电动机的转速。该种方式节能效果明显。但由 于低速运行时，交流异步电动机效

7、率低，发热严重，无法长期运行，调速范围小，不能频繁 起停，节能效果受到影响。由于空气压缩机起动时要求很大的转矩，因此须选用具有恒转矩 特性的变频器，导致成本增加。 采用开关磁阻电动机调速系统可以解决变频调速在空气压缩机上使用时存在的问题。 由于S R D 在整个调速范围及负载范围内均具有高效率，因此压缩机在低速运行时，电动机效 率高，不发热，可以长期运行，节能效果更好。S R D 起动电流小，起动转矩大，压缩机可以 2 0 0 5 年第四届中国电机发展论坛论文集 带压力起动，且可以频繁起停，电机不发热，对电网无冲击。采用S R D 驱动压缩机，可根据 管网压力自动调节电动机的转速，甚至电动机的

8、起停，更好的满足现场的使用要求，最大限 度地实现节能。 四、应用效果 以山东新华制药股份有限公司一台往复活塞式空气压缩机改造为例，该压缩机原采用 一台3 7 k W ，7 5 0 r m i n 的三相交流异步电动机，及一台3 7 k W 变频器，存在低速运行时，电动 机发热严重，无法长期运行，及无法带压直接起动等问题。采用山东科汇电气股份有限公司 生产的1 台3 7 k W 开关磁阻电动机控制器S R D I O 一3 7 A Y ，及一台3 7 k W ，7 5 0 r m i n 的开关磁阻 电动机S R M 2 8 0 S 一7 5 进行改造，由于开关磁阻电动机和交流异步电动机安装尺寸

9、相同，改造 比较简单。改造后，压缩机可以带压直接起动，起动电流小，运行平稳，转速根据管网压力 自动调节。压缩机可以在1 0 0 7 5 0 r m i n 范围平滑调速，低速下电机发热比额定转速下还要 低，可以长期运行。由于往复活塞式压缩机l O O r m i n 以下运行不连续，当运行在l O O r m i n 时，若管网压力仍高于设定值，可停机；当压力低于设定值时，可以再起动，最大限度的实 现节能。经测试表明，在相同的工作状态下，采用开关磁阻电动机调速系统比采用异步电动 机变频调速系统节能在1 5 以上，比不采用调速的压缩机节能4 0 以上，而且操作简单，运 行过程中基本不需要操作人员的干预。 五、结论 将开关磁阻电动机调速系统应用在空气压缩机上，可发挥其调速范围宽、效率高、起 动电流小，起动转矩大、可频繁起停的优点，可以最大限度的实现节能，延长压缩机的使用 寿命。