路全忠，王 建，賈 英

（1.華能辛店電廠，山東 淄博 255414；2.華能青島熱電有限公司，山東 青島 266409）

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用研究

路全忠1，王 建1，賈 英2

（1.華能辛店電廠，山東 淄博 255414；2.華能青島熱電有限公司，山東 青島 266409）

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)是國內(nèi)外比較成熟的一種技術(shù)，在廠礦企業(yè)應(yīng)用卻比不上變頻調(diào)速系統(tǒng)。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用一案例，介紹了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工作原理、使用環(huán)境，并與變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能效果比較，得出相應(yīng)結(jié)論。

開關(guān)磁阻；調(diào)速；節(jié)能；應(yīng)用

1 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工作原理

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）是指電動(dòng)機(jī)定子和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子均為凸極的可變磁阻電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子由特制硅鋼片疊壓成凸極式鐵芯，不配置繞組和永磁體。定子鐵芯也是由特制硅鋼片疊壓而成，在每個(gè)凸極上繞有集中繞組，通過外部接線，這些集中繞組可以有不同的連接方式，以滿足不同的工況要求。

圖1所示電動(dòng)機(jī)為8/6極。若以圖1中定、轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置作為起始位置，依次給Α→B→C→D相繞組通電，轉(zhuǎn)子即會(huì)逆著勵(lì)磁順序以逆時(shí)針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)；反之，依次給D→C→B→Α相通電，則電動(dòng)機(jī)會(huì)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向只取決于定子上集中繞組的通電順序，而與其他因素均無關(guān)。

圖2所示是控制器原理?？刂破魍ㄟ^電子電路控制功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，間接控制電動(dòng)機(jī)定子各集中繞組的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而改變繞組的通電順序，以控制旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向。通過控制繞組的電流大小及開通與關(guān)斷角度可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣，就達(dá)到了控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向的目的。

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的上下橋臂功率器件和電機(jī)的繞組串聯(lián)，不存在功率器件由于控制錯(cuò)誤或干擾導(dǎo)致短路而燒毀的現(xiàn)象。如圖3所示。

2 華電某電廠石灰石漿液泵改造背景

華電某電廠目前是采用一臺(tái)37KW，1500轉(zhuǎn)/分三相普通異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)石灰石漿液泵工作，實(shí)際應(yīng)用工況分析如下：（1）啟?？刂疲弘姍C(jī)為直接工頻啟動(dòng)，且啟動(dòng)電流大，給電網(wǎng)形成沖擊，且縮短了配電元器件的使用周期。（2）運(yùn)行狀態(tài)：普通異步電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間額定運(yùn)行，不能根據(jù)實(shí)際用水量調(diào)節(jié)水泵的實(shí)際工作效率，造成能源浪費(fèi)。（3）運(yùn)行電流：額定電流近70安培，因電機(jī)不能調(diào)速，時(shí)?？辙D(zhuǎn)，故運(yùn)行效率較低。

為了達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能降耗的目的，電廠引進(jìn)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，以達(dá)到適應(yīng)正常生產(chǎn)要求和降低用電成本的目的。電機(jī)改造方案原理圖見圖4。

3 漿液泵改造的可行性分析及節(jié)能效果分析

3.1 可行性分析

（1）石灰石漿液泵采用的Y系列普通異步電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)電流大，給電網(wǎng)形成沖擊，且縮短了配電元器件的使用周期。若改為開關(guān)磁阻節(jié)能電機(jī)，因該電機(jī)具有直流同步電機(jī)的特性，起動(dòng)、運(yùn)行電流小，可以在設(shè)備維護(hù)上節(jié)約部分成本。（2）目前石灰石漿液泵運(yùn)行過程中不能根據(jù)實(shí)際用液量調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)的運(yùn)行效率較低，能源浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。新設(shè)備供液用量穩(wěn)定，壓力波動(dòng)較小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)實(shí)際用液量自動(dòng)調(diào)節(jié)，用液量大的時(shí)候該系統(tǒng)全速運(yùn)行以滿足用水要求，而當(dāng)用液量小時(shí)降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，該系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)最大調(diào)節(jié)范圍可達(dá)10%-100%額定轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率在90%左右，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。（3）開關(guān)磁阻電機(jī)與普通同功率異步電機(jī)外型尺寸（包括機(jī)架、中心高、軸徑）相同，改造較為方便。（4）由于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制，自動(dòng)根據(jù)車間實(shí)際用液情況控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以減少值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，一般只需要進(jìn)行正常的設(shè)備巡視即可。（5）與變頻調(diào)速系統(tǒng)比較：盡管變頻調(diào)速系統(tǒng)也能夠通過根據(jù)實(shí)際用液壓力調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到節(jié)電目的，但變頻調(diào)速系統(tǒng)存在調(diào)速范圍低速下受限、且在低速狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩小、電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重不能長(zhǎng)期運(yùn)行、更不能頻繁起停等缺陷，節(jié)能效果不明顯，不適合此種場(chǎng)合長(zhǎng)期使用。若改用開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，可以避免以上的弊端，且節(jié)能效果明顯。

3.2 節(jié)能效果及投資回報(bào)預(yù)測(cè)

與37千瓦電機(jī)配套的調(diào)速系統(tǒng)總價(jià)為32830元/套。該價(jià)格比進(jìn)口的恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速系統(tǒng)要低很多，比國產(chǎn)普通變頻器略高。根據(jù)目前設(shè)備的目前運(yùn)行狀況，對(duì)其進(jìn)行改造后節(jié)能效果至少能達(dá)15%。而且在以后的應(yīng)用過程中，可以為用戶節(jié)省許多的設(shè)備維護(hù)成本。把這一先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到漿液泵，也就是僅用二年的時(shí)間就能收回設(shè)備投資，為以后降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮重大作用。

4 結(jié)論

華電某電廠將開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用在石灰石漿液泵上，發(fā)揮了其調(diào)速范圍寬、效率高、起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、可頻繁起停等優(yōu)點(diǎn)，最大限度的提高了系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果達(dá)到25%，并延長(zhǎng)了漿液泵的使用壽命。

［1］王雁.基于DSP的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)研究［J］.武漢理工大學(xué)，2010.

［2］陸銳，王寶忠，徐榮青.基于單片機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2007.

［3］閆廣濤，段承先，馬春燕.基于Matlab/Simulink的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真研究［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007.

［4］李書杰.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真分析與設(shè)計(jì)研究［J］.太原理工大學(xué)，2010.

［5］曹家勇，陳幼平，詹瓊?cè)A.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)［J］.電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2002.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.240