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1、研磨电机的节电方法应用研磨电机的节电方法应用摘要：针对研磨电机的特殊运转方式，即从空载到负载再到空载的周期运动模式，在负载变化过程中存在较大的无功功率传递，电机空载时功率因数为 0.2 左右，正常工作时功率因数最高也在 0.75 左右，负载与电源之间无功功率传递较多，导致配电系统母线线损增加。因此，提出就地补偿无功功率的做法，利用并联自愈式电容器，目的在于提高功率因数，降低线路损耗节约电能。1. 引言研磨电机功率从 22KW 到 45KW 之间，工作方式为周期性变化负载，电机以连续运转的状态等待流水线产品的到来，当一个玻屏传送到电机下方时，电机所带磨头开始对玻屏进行研磨作业，达到一定时间后（通
2、常为几秒钟） ，磨头自动抬起等待下一个产品的到来，如果此时从前端过来产品数量较少，那么这些电机就在空载下一直运转，消耗电能。采用自愈式电容器进行就地无功补偿，可以解决功率因数低，线损较多的问题，同时提高整个配电系统的功率因数，提高了用电效率，降低了运行成本，节约电能支出费用。2. 无功补偿系统设计及运行情况：根据生产现场设备布局和运转情况来看，改造的最佳方式就是采用自愈式电容器进行就地补偿，在设备附近就地补偿可以更有效的提高功率因数，降低线路损耗。现场安装自愈式电容器与电机连接的方式如下图所示：电容器 先来分析产生电能浪费的原因，由于生产方式特殊性的制约，研磨电机基本上就是在空载负载空载这种方
3、式下运转。这样的运转方式使异步电机的使用效率非常低下，功率因数很小，电机运转时的使用效率最多达到额定功率的 60%。根据公式：S= ；22PQ S：视在功率（恒定值）Q；无功功率； P：有功功率 ； (功率因数)P/S=cos在电机额定负载下，当 P 减小时，功率因数减小；P 增加时，功率因数增加,Q 同时减小，并联电容器后线路电流大幅度下降，这对降低线路损耗很有作用。空载时的功率因数特性，三相异步电机空载时定子电流基本上是无功的励磁电流，此时无功损耗比率最大、功率因数最低，而且较大的无功电流又会造成有功损耗的增加，如下式：3 22223 -2 损10cosPcos3310rI3P Urr U
4、PI：定转子及线路中的电流； r：定转子及线路每相的电阻：线路中有功损耗 P：线路中传送的有功功率损PU：线路的额定电压 cos：电机及整个线路系统的功率因数因此，母线电流 I 若是增大的话，必然导致的增加，如图所示损PP损 O I由此可见，在研磨电机运转时电能浪费的主要途径是配电系统的母线消耗和电机励磁线圈上产生的线损，以及低功率因数造成的。由上述公式可以看出，有功损耗和负荷的功率因数的平方成反比，提高以后，有功功率的损耗可有效降低。例如，当就地补偿前功cos率因数为 0.7 提高到 0.95 以后，经上式计算有功功率的损耗大约可降低 50。无功功率导致电机在启动瞬间，容易对电网造成较大的电
5、压冲击，增加电压损失，根据公式：3+10=UQXPRU其中，U：线路中的电压损失U: 线路电压P: 通过线路有功功率 Q：通过线路的无功功率X: 线路感抗 R:线路电阻可以看出，式中第一项变化相对要小得多，X 等效电阻要大于 R 许多，无功功率的变化是影响线路电压变化的主要原因，因此，提高功率因数对整个电网系统也具有良好的补偿效果。补偿电容器的容量确定，补偿电容器容量大小基本以磨头电机空载时将功率因数补偿到 1 来考虑计算，避免在负载情况下将功率因数补偿到 1，否则电机空载时势必导致过补偿。预防电机在切断电源后，由于电容的放电作用而产生自励磁现象，如果补偿容量过大，电动机惯性转动产生过电压，致
6、使端电压升高许多倍，最终导致设备的毁坏。因此，补偿电容器额定电流的大小应当不超过电机空载电流的大小，即电容容量 Q,03IU Q:电容器容量大小； U：线路中额定电压:电机空载电流。一般空载电流大约为额定电流的 25-40，因0I此，补偿容量也基本为其容量的 25-40。磨头电机功率和种类主要有下列表格中的几种，数量约有 100 台左右，经过计算和现场测试，确定了各种磨头电机所对应补偿电容器容量的大小，如下表所示：电机功率电容容量电机功率电容容量45KW20Kvar37KW12Kvar30KW10Kvar22KW8Kvar例如，30KW 的电机补偿容量为 10 千乏左右，经过现场安装运行后，经
7、过长期观察，运行情况良好，线路总体功率因数有明显上升，已由原来的 0.75 左右上升到 0.93 左右，磨头电机运行平稳，由此可见利用自愈式并联电容器进行就地补偿具有良好的技术经济效益，同时总电表计量有功功率约下降了 5左右，即获得了一定的节电效果。3. 结语文中介绍了在磨头电机这种特殊设备运转情况下，运用无功补偿原理进行单台电机的就地补偿措施，具体实施后得到了有效的节能降耗的效果，是就地补偿电机无功功率的一次成功应用，这种中小功率的磨头电机共有 100 台左右，现已全部实施就地无功补偿，改善了功率因数提高设备利用率，并取得了显著的效果，有很好的推广价值。参考文献：（1）王兆安，谐波抑制和无功功率补偿，机械工业出版社，2006（2）王霁宗，工企电气设备及其运行，水利电力出版社。
