電機智能節電器
一、概述
鼠籠交流電動(dòng)機是電氣化的主要動(dòng)力源，也是電網(wǎng)中主要的秏能設備，在供電電網(wǎng)中約有70％的電量是被電機所消耗，據統計，約有60％以上的電機是遠低于其設計負荷狀態(tài)下（額定負荷的60％以下）運行的。在此條件下，電機消費的電能中有相當部分是以發(fā)熱、銅損、鐵損與振動(dòng)等形式浪費掉了。
GOLEVAER電機智能節電器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)GL-DJ）的設計原理是基于電力電子學(xué)，采用最新的集成芯片控制技術(shù)，通過(guò)監控交流電機運行的電流和電壓的相位差來(lái)動(dòng)態(tài)地調整供給電機的能量，使電機始終在最佳效率狀態(tài)下工作，為電機與電網(wǎng)之間實(shí)現"智能化"的能量管理功能。當檢測到電機在輕載或負載不斷變化時(shí)，通過(guò)可控硅能在0.01秒以?xún)日{整輸入電機的電壓和電流，使電機的輸出功率與實(shí)時(shí)負載剛好匹配，從而減低銅損、鐵損，改善電機起動(dòng)、停機性能，達到節電效果！
二、節電原理
交流鼠籠形感應電機必須消耗一定的能量以提供磁場(chǎng)使電機連續工作。當供給電機的電壓恒定時(shí)，由此產(chǎn)生的磁能也保持恒定，在額定轉速下，磁場(chǎng)消耗的能量保持恒定，與負載所需的轉矩無(wú)關(guān)。
支持負載轉矩的能量取決于轉矩的大小。當負載轉矩增加，轉子轉速會(huì )稍微下降（轉差率增大），使得感應的轉子電流上升以增加轉矩。轉子中增加的電流由定子線(xiàn)圈中增加的電流來(lái)平衡。相反，如果需要的負載轉矩減少，轉差率減少，轉子電流下降，定子電流也相應下降，但在端電壓恒定的情況下，定子中提供磁場(chǎng)的電流以在任何負載轉矩條件下將保持恒定。結果是感應電機的效率隨負載的降低而降低。
事實(shí)上很少電機始終在額定條件下運行。通常選擇的標準是使電機的標稱(chēng)均高于驅動(dòng)負載的最大需求。由于這原因，所選擇的電機幾乎一定是超出標準的，當提供額定電壓時(shí)，即使滿(mǎn)負荷運行也有節電空間。此外，有些應用中負荷本來(lái)就是有變化的，而選擇的電機大小必須能滿(mǎn)足最大負荷時(shí)的需求，盡管最大負荷只是間斷出現，而其它時(shí)間電機在小負荷狀態(tài)運行。
由于電機產(chǎn)生的轉矩與供電電壓的平方成正比，降低端電壓將減少轉矩。降低端電壓，實(shí)際上是降低了電機的額定輸出功率，也意味著(zhù)所需磁場(chǎng)能量的減少。利用這一原理，GL-DJ可在空載和大多數負荷情況下保持較高恒定的電機效率。
GL-DJ采用智能化的微處理機控制，無(wú)需人工調節。在輕負載情況下電機電壓自動(dòng)降至最低需求而轉速保持恒定，因此降低了不必的損耗。如果負載增加，電壓將自動(dòng)上升以防止電機失速。
GL-DJ通過(guò)檢測電機的電壓和電流實(shí)現閉環(huán)控制，因為電機電路是電感電路，所以電壓和電流波形存在時(shí)間差，而且負載越輕，電流滯后于電壓越大?？蛰d時(shí)電機的效率最低，電流和電壓波形間的相位差也最大。微處理機將監測波形間的相位并相應地調整可控硅的觸發(fā)脈沖，其速度為每秒鐘100次。這一速度比電機所能響應的速度要快得多，這對防止電機在任何負荷工況下出現失速是足夠的。電機運行在輕載時(shí)，可以將勵磁電流減少到僅僅與負荷轉矩相匹配，則可使電機的運行效率提高。GL-DJ通過(guò)改變電機的相位角實(shí)現控制。
在不同的負荷條件下，相位角將隨之改變。圖3.5是電機電壓和電流在不同負荷條件下的說(shuō)明。請注意，在輕負荷條件下相位角或電流之間的時(shí)間滯后將增加。在通常負荷情況下，電機的電流滯后于電壓30度；在輕負荷情況下，電機的電流滯后將增加。通常，在輕負荷情況下，電機的電流滯后于電壓80度
GL-DJ連續監控電機電壓和電流之間的相位角，依據負荷的變化改變相位角。GL-DJ通過(guò)半導體開(kāi)關(guān)元件來(lái)"切削"電壓而進(jìn)行控制。半導體開(kāi)關(guān)元件只允許電源電壓正半周和負半周的一部分供給電機，如圖3.6所示。這樣的結果是降低供給電機的均方根電壓。結果，磁滯損耗最小化，相位角回到原來(lái)的大小，電機效率提高。為了更好的理解為什么損耗會(huì )最小化，首先要分析電機負荷變化時(shí)將影響那些因素。
我們知道，維持電機工作的電流是由兩個(gè)不同的部分組成的：負荷（阻性）電流（IR1）以及感性（勵磁）電流（IM1）,參見(jiàn)圖3.7。感應性電流依賴(lài)電壓和磁通密度。在一定程度上，阻性電流也是電壓的函數。在滿(mǎn)負荷，也就是滿(mǎn)電壓情況下，感性電流與阻性電流合成相位角фPF，當電機負荷減少，一些參數將發(fā)生變化，產(chǎn)生負荷轉矩的阻性電流（IR2）和相對不變的感應性電流（IM2）合成的相位角將增大，如圖3.7（b）所示?？刂破魍ㄟ^(guò)降低電機的供電電壓而減少感應性電流(IM3)，起到使相位角趨近原來(lái)大小的作用，從而降低磁滯損耗。在輕負荷情況下，阻性電流產(chǎn)生的鐵心損耗也將隨時(shí)著(zhù)電壓的降低而減少。因此電機的電耗將有效降低。
事實(shí)上通過(guò)降低電壓獲得的節電將隨負荷的增加而快速下降。
正如前面所描述的，控制器通過(guò)切削電壓波形而降低電機電壓，當電機電壓降低，磁損耗減少，但有些損耗實(shí)際上會(huì )增加。
這一特性用圖3.8加以說(shuō)明。圖3.8說(shuō)明在不同電壓下勵磁電流的變化。當電壓變化，電機繞組隨總電流（I）而發(fā)熱。由圖可知，總電流在B點(diǎn)最小，而電壓卻是在C點(diǎn)最低。在預算總的節電率時(shí)必須將這一現象考慮進(jìn)去。
在輕負載情況下，增加的熱損耗的影響可不予考慮，因為這一增加相對磁損耗的減少要小得多。因此得到的結果是電機效率的改善。
GL-DJ還具有完善軟啟動(dòng)功能，可減少電機的機械沖擊和磨損，降低維護成本，盡可能地降低用電費用。
GL-DJ是完全區別于變頻器的一種新型電機節電控制器，它不影響電機轉速、扭矩及動(dòng)態(tài)的響應，更不需要通過(guò)降低電機的速度來(lái)達到節能的目的。
二、主要特點(diǎn)
1.軟啟動(dòng)功能 ：GL-DJ 內置多種可調整啟動(dòng)時(shí)間的功能，令電機的啟動(dòng)受到適當的控制，從而有效地控制啟動(dòng)電流。
2.自動(dòng)地并且連續的優(yōu)化調節交流電機的輸入，以此來(lái)減少電機運行時(shí)的的能量消費，綜合節電率可達10%~40%。
3. 智能電機節電器是完全區別于變頻器的一種新型電機節電控制器，它不影響電機轉速、扭矩及動(dòng)態(tài)的響應。
4. 過(guò)電流能力強，保護功能完善，具備過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、缺相、安全旁路等保護功能。
三、適用對象
GL-DJ可廣泛應用于任何不需要調節速度、處于輕載負荷或輕載時(shí)間下運行的較長(cháng)的交流感應電機的節能與優(yōu)化控制，可以有效解決"大馬拉小車(chē)"狀態(tài)下電機本體的浪費問(wèn)題。并提供一個(gè)極佳的軟起動(dòng)和緩和停機的功效。
1.輕載電機：實(shí)際運行功率因數在0.6以下的電機。
2.負載變化較大且不允許速度變化的設備：皮帶輸送機、電動(dòng)扶梯、軋鋼設備、各類(lèi)工業(yè)輸送機械等
3.變負載設備：如六角機床、碾磨機、研磨機、成形機、沖床、拋光機、懸垂機、油壓機、切削機、食品攪拌機、塑膠開(kāi)煉機/密煉機、鍛機、混凝土成型機、橡膠成型機
四、技術(shù)參數
|
1
|
頻率
|
50HZ/60Hz
|
|
2
|
過(guò)電流能力
|
1.25 倍標稱(chēng)電流2分鐘，1.5倍標稱(chēng)電流2秒
|
|
3
|
綜合節電率
|
15%-40%（視負載運行狀況而定）
|
|
4
|
控制系統
|
電子控制線(xiàn)路、微處理器控制
|
|
5
|
絕緣等級
|
電源、控制回路、外殼之間耐壓2.5kv
|
|
6
|
軟啟動(dòng)
|
0～60秒時(shí)間可調
|
|
7
|
工作溫度
|
－40°C～85°C
|
|
8
|
環(huán)境要求
|
通風(fēng)良好，相對濕度0-85%不結露。
|
|
9
|
保護
|
過(guò)流、過(guò)壓、安全旁路。
|
五、規格
節電器的主要規格從4KW-315KW
六、安裝圖示
七、GL-DJ節電器節電效果檢驗方法
GL-DJ節電器的節電效果檢測有以下幾種方法：
1．鉗形電流表測試：通過(guò)測試節電器投入前和投入后電機電流的變化，即可計算出大致的節電率。
2．有功電度表測試：通過(guò)測試電機在相同負荷條件下，節電器分別投入和斷開(kāi)，電機運行相同時(shí)間的電耗，即可算出實(shí)際的節電率。
3．電參數測試儀測試：通過(guò)測試電機在相同負荷條件下，節電器分別投入和斷開(kāi)，電機運行時(shí)的電流、有功、無(wú)功、功率因數等電參數，即可算出大致的節電率。
八、使用GL-DJ節電器前需要了解的情況
1． 了解設備的類(lèi)型。
2． 了解設備所用電機的型號、標稱(chēng)值（電壓、電流、功率、功率因數）和其它特性參數。
3． 了解電機實(shí)際負荷的基本情況，包括負荷特性和運行周期。并實(shí)測運行時(shí)的電壓、電流及功率因數。
4． 了解電機的用電情況及電費率。
詳細了解以上情況后請填寫(xiě)《
電機節電器應用調查表》，然后根據調查表的數據參考第三款
"適用對象"的相關(guān)內容以及下述條件判斷是否適合安裝GL-DJ節電器和安裝后大約的節電效果。
怎樣判斷一個(gè)應用是否為一個(gè)好的節電應用？
看標稱(chēng)電流與實(shí)際運行電流是否差別較大，差別越大，節電效果就越好；
看功率因數，電機的運行功率因數低于0.55以下，就會(huì )獲得比較好的節電效果；
看運行電壓，運行電壓高出380V，如夜間運行時(shí)段或變壓器容量富余的用戶(hù)，在應用該節電器后會(huì )有比較好的節電效果；
對于負載率超過(guò)60%的電機，將不是一個(gè)好的節電應用，但可以作為此類(lèi)電機的軟啟動(dòng)器，因此，要注意避免在負荷率大于60%以上的電機使用該節電器作為節能裝置。
下表列出了不同負荷狀況下可預期的節電效果，實(shí)際應用時(shí)請以此為參照。
|
分類(lèi)
|
負 荷 狀 況
|
節電效果預測
|
|
1
|
低負荷率（小于40%），低功率因數（COS￠＜0.4）
|
好，20-40％
|
|
2
|
中等負荷率（50—60%），中等功率因數（COS￠＝0.5—0.6）
|
較好，10-20％
|
|
3
|
中等負荷率（50—60%），高功率因數（COS￠＞0.65）
|
有挑戰性5-10％
|
|
4
|
高負荷率（＞70%），低功率因數（COS￠＞0.7）
|
不適應
|
由上表可以看出，分類(lèi)1是最理想的情況，可預期獲得顯著(zhù)的節電率；分類(lèi)2是比較理想的情況，一般均可獲得較好的節電率；分類(lèi)3的情況應慎重，通過(guò)測試決定是否可以實(shí)施；分類(lèi)4的情況應避免應用GL-DJ改造。
從末端設備的類(lèi)型來(lái)看，自動(dòng)扶梯、軋鋼機以及其它屬于輪空型的負載都是理想的應用對象；皮帶運輸機、連續擠壓機等屬于中等負荷率、中等功率因數的負載，也是比較好的應用對象；部分水泵、空氣壓縮機、球磨機可能屬于中等負荷率、高功率因數的負載，必須慎重應用。
九、產(chǎn)品規格及尺寸
|
規格
|
尺寸（高*寬*厚）(mm)
|
|
5.5KW-22KW
|
410X250X230
|
|
30KW-45KW
|
500X300X210
|
|
55KW-75KW
|
700X450X400
|
|
90KW-110KW
|
1100X520X440
|
|
132KW-150KW
|
1200X560X460
|
|
200KW-250KW
|
1400X650X530
|
注：超出以上規格的尺寸請咨詢(xún)公司技術(shù)部
