專利名稱：一種高壓交流電機節能改造方法
技術領域：
本發明涉及一種對高壓交流電機進行節能改造的方法。
背景技術：
高壓交流電機為了節電，一般都是采用對高壓交流電機進行調速來實現的，現有的高壓電機調速技術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，來實現與高壓電網和電機的接口，這種技術是在高壓變頻技術尚未成熟時的一種過渡技術。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，這種技術存在對電網的諧波大，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格要求；輸出變壓器在升壓的同時，對變頻器產生dv/dt也同等放大，故必須加裝濾波器才能適用于普通電機，否則會產生電暈放電、絕緣損壞的情況。二是串級調速變頻器，將異步電機部分轉子能量回饋至電網，從而改變轉子滑差實現調速，這種調速方式采用可控硅技術，需要使用繞線式異步電動機，但是，現在工業現場幾乎都采用鼠籠式異步電動機，更換電機非常麻煩。這種調速方式的調速范圍一般在70％-95％左右，調速范圍窄。可控硅技術容易造成對電網的諧波污染；隨著轉速的降低，電網側功率因數也變低，需要采取措施補償。其優點是變頻部分容量較小，比其他高壓交流變頻調速技術成本稍低。這種調速方式有一種變化形式，即內反饋調速系統，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，其他方面的性能與串級調速接近。串級調速電機受轉子滑環的影響，不能做到很大功率，滑環維護工作量也大，工業應用已經越來越少。三是采用電源型直接高壓變頻器，這種變頻器，輸入側采用可控硅進行整流，采用電感儲能，逆變側用SGCT作為開關元件，為傳統的兩電平結構。由于器件的耐壓水平有限，必須采用多個器件串聯。器件串聯是一種非常復雜的工程應用技術，其可靠性很低。由于輸出側只有兩個電平，電機承受的dv/dt較大，必須采用輸出濾波器。這種變頻器的主要優點是不需要外加電路就可以將負載的慣性能量回饋到電網。另外，電流源型變頻器的還存在電網側功率因數低，諧波大，而且隨著工況的變化而變，不好補償等問題。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的難題，技術上比兩個器件簡單直接串聯容易，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，輸出側的dv/dt仍舊比較嚴重，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6KV和10KV電網的需要，更換電機是一種做法，但是造成故障時向電網旁路較麻煩。對于6KV電機有一種變通做法，就是將電機由星型接法改為角型接法，這樣電機的電壓就變為3KV；這種做法使電機的環流損耗上升，存在燒毀電機的危險。五是采用三電平變頻器，一般采用12脈沖整流方式。其核心技術為采用功率模塊串聯多電平變頻器；這種變頻器采用低壓變頻器串聯的方式實現高壓，是電壓源型變頻器。它的輸入側采用移相降壓型變壓器，實現18脈沖以上的整流方式，滿足國際上對電網諧波的最嚴格的要求。在帶負載時，電網側功率因數可達到95％以上。在輸出側采用多級PWM技術，dv/dt小，諧波少，滿足普通異步電機的需要。可根據負載的需要設計變頻器的輸出電壓，是解決6KV、10KV電機調速的較好辦法。功率電路采用標準模塊化設計，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，功率元件數目較多，但技術上較成熟。與采用高壓IGCT的三電平變頻器相比，功率元件數目較多，但總元件數目卻較少，因為IGCT需要非常復雜的輔助關斷電路。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。
發明內容
本發明的目的是提供一種改造成本低、可靠性高、結構簡單、日常維護簡單，且省電的高壓交流電機節能改造方法。
本發明的技術方案是先將高壓交流電機進行低壓改造，將改造后的電機與相應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)、根據高壓交流電機參數和低壓變頻器參數，計算出電機定子每相線圈的抽頭圈數，并設計出抽頭接法；(2)、拆開電機，根據第一步計算結果，對電機定子的線圈進行抽頭，并將所有抽頭并聯；(3)、根據第一步設計的接法對并聯后的抽頭進行聯接；
(4)、對上述2、3步進行改造過的電機定子進行絕緣處理；(5)、裝好電機，并將電機的三個引線與所述低壓變頻器的三個輸出相聯接。
本發明具有改造成本低、可靠性高、結構簡單、日常維護簡單，節電效果好的優點。
圖1本發明的原理結構示意圖。
具體實施例方式
下面以3kkw汽輪發電機組鍋爐鼓風機的高壓電機的改造為例來說這個問題，請參見圖1，該風機的高壓電機原為6000V、290kw、三角形接法，其定子總匝數為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；然后采用三角形接法，引出三條引線；再將改造后的定子進行絕緣處理(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；然后采用星形接法，引出三條引線；再將改造后的定子進行絕緣處理(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，把2組已并接8圈的線圈串聯，將所有串接好的抽頭并聯；然后采用星形接法，引出三條引線；再將改造后的定子進行絕緣處理(浸漆，烘干)，最后與三相低壓1200V變頻器的輸出端相接。
上述對高壓電機直接低壓節能改造，改造前耗電為290度/小時，改造后耗電為170度/小時，每小時節電120度電。改造成本是高壓變頻改造的三分之一。
權利要求
1.一種高壓交流電機節能改造方法，其特征在于先將高壓交流電機進行低壓改造，將改造后的電機與相應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)、根據高壓交流電機參數和低壓變頻器參數，計算出電機定子每相線圈的抽頭圈數，并設計出抽頭接法；(2)、拆開電機，根據第一步計算結果，對電機定子的線圈進行抽頭，并將所有抽頭并聯；(3)、根據第一步設計的接法對并聯后的抽頭進行聯接；(4)、對上述2、3步進行改造過的電機定子進行絕緣處理；(5)、裝好電機，并將電機的三個引線與所述低壓變頻器的三個輸出相聯接。
2.根據權利要求1所述的高壓交流電機節能改造方法，其特征在于所述高壓交流電機參數為6000V、290kw、三角形接法，其定子總匝數為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；然后采用三角形接法，引出三條引線。
3.根據權利要求1所述的高壓交流電機節能改造方法，其特征在于所述高壓交流電機參數為6000V、290kw、三角形接法，其定子總匝數為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；然后采用星形接法，引出三條引線。
4.根據權利要求1所述的高壓交流電機節能改造方法，其特征在于所述高壓交流電機參數為6000V、290kw、三角形接法，其定子總匝數為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，把2組已并接8圈的線圈串聯，將所有串接好的抽頭并聯；然后采用星形接法，引出三條引線。
全文摘要
一種高壓交流電機節能改造方法，先將高壓交流電機進行低壓改造，將改造后的電機與相應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)根據高壓交流電機參數和低壓變頻器參數，計算出電機定子每相線圈的抽頭圈數，并設計出抽頭接法；(2)拆開電機，根據第一步計算結果，對電機定子的線圈進行抽頭，并將所有抽頭并聯；(3)根據第一步設計的接法對并聯后的抽頭進行聯接；(4)對上述2、3步進行改造過的電機定子進行絕緣處理；(5)裝好電機，并將電機的三個引線與所述低壓變頻器的三個輸出相聯接。本發明具有改造成本低、可靠性高、結構簡單、日常維護簡單，節電效果好的優點。
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 優先權日2007年1月18日
發明者肖永彪, 謝可明 申請人:肖永彪, 謝可明