Page 124 - 《橡塑技术与装备》2017年17期（9月橡胶版）
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橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (Rubber)
于对其他的信号造成干扰，一些干扰严重的现场不但 3.5 对电网质量的影响及节能
对模拟量信号干扰，有时甚至对数字量亦有影响，造 要讨论直流调速系统与高压变频调速系统对电
成误动作，对于这样的现场我们一般采取隔离和接地 网的影响和节能，就要先了解一下 “ 功率因数 ” 这一
等措施来解决此问题。 衡量电气设备效率高低的重要数据。功率因数越低说
3.3 日常维护 明供电线路电能损失越高，功率因数越高说明供电线
从日常维护角度来讲，变频器要优于直流调速器。 路电能损失越低。经过对多个密炼机使用现场进行跟
首先直流电动机和交流电动机的结构不同，决定了直 踪和观察，发现使用直流调速器的密炼机系统的供电
流电动机要经常更换碳刷而交流电动机则不需要。其 电源的功率因数无论负载与否一般为 0.8 左右，为了
次，直流调速器在驱动元件损坏后要立即停机更换， 提高功率因数一般会在直流调速系统之前增加功率补
而变频器采用了机械式单元旁路技术，即使运行中有 偿装置以及功率因数校正装置 ；使用高压变频器的密
功率元件损坏也不需立即停机更换，变频器可自动瞬 炼机系统的供电电源的功率因数的具体情况是，低于
间转换到旁路工作，几乎对设备运行不产生任何影响； 20% 负载时功率因数一般为 0.7 左右，而高于 20% 负
同时，直流调速器输出的电流一般很大，同样使用在 载时功率因数确保不低于 0.95。所以可以得出结论，
密炼机上的 1 250 kW 的电动机，直流电动机额定电 密炼机在生产过程中直流调速系统对公共电网环境的
流为 1 768 A，而 10 kV 交流电动机额定电流仅为 85 影响高于高压变频系统。接下来我们针对我公司同一
A 左右，电流大则发热严重，会造成电动机供电电缆 款密炼机分别配置直流调速器和高压变频器进行电能
老化周期变短，其接头易损坏。 能耗理论分析，主要包括两种方式下驱动器、电机、
3.4 转矩特性 变压器以及驱动器至电机的电能损耗。首先是外围辅
一般来说，直流调速的性能好于高压变频调速， 助设备的损耗。直流调速器系统中需要一个整流变压
这取决于直流电动机的机械特性比交流电动机更好， 器，而高压变频器系统则不需要，故从配置上讲直流
直流调速的速比更大，可在全部的调速范围内都能 调速系统损耗高于高压变频系统 ；其次是电机与驱动
获得良好的转矩特性。但是随着高压变频技术的突 器的本身损耗，随着电机技术及驱动器技术的成熟，
破，从软件方面已经将此劣势进行了最大程度的弥 在同样容量的前提下，无论直流还是交流方式的电机
补，矢量控制已经在理论和实际上都证明了高压变 和驱动器的效率均能达到 95% 左右，所以对于两种方
频调速可以和直流调速相媲美。在密炼机使用过程 式从电机及驱动器本身来讲能耗差别不大 ；再次是线
中，虽然一般是不允许带负载启动主电机的，但现 缆损耗，同样功率为 1 250 kW 的电机，直流电机额
在实际使用中经常会出现带负载启动的情况或者生 定电流为 1 768 A，从驱动器到电机一般采用的电缆
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产中带负载变速的情况。首先说明带负载启动，无 为 2×（3×240 mm ），而交流电机额定电流为 85 A，
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论直流调速器还是高压变频器在负载启动时都有可 从驱动器到电机一般采用的电缆为 3×70 mm ，若驱
能出现过载，而过载能力与时间是成反比的，也就 动器与电机之间的距离为 L （m）则计算电缆电阻如下：
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是过载程度越大所能持续的时间越短，目的是保证 直流调速系统所配电缆电阻 R 1 =3×10 ×2ρL/240， Ω。
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驱动器不损坏。当前的直流调速器一般短时过载能 交流高压变频系统所配电缆电阻 R 2 = 3×10 ×ρL/
力为直流调速器额定的 1.8 倍，而高压变频器可以 70，Ω。
达到短时过载能力为高压变频器额定的 3 倍。其次 式中 ρ 为导线材料的电阻率。
说明负载变速，负载变速分为升速和降速，一般通 由于密炼机是大功率设备，正常生产时很多时候
俗来讲升速就是驱动器增加自己的输出，基本上直 是电机和驱动器满负载或者是超负载运行的，我们按
流调速和高压变频都没有问题，而对降速来说，直 满载的情况在同样时间 (T) 内计算损耗能量如下 ：
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直流电缆损耗 Q 1 =(1 768) ×R 1 × T =(1 768) ×T×
流调速器做的相对较好，高压变频会存在一个反电
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动势的问题，会对功率元件造成冲击，现在一般采 3×10 ×2ρL/240。
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交流电缆损耗 Q 2 =(85) ×R 2 ×T =(85) ×T×3×10 6
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用的方法是停止变频器的输出同时依赖负载来实现
速度的减小。但无论直流调速器还是高压变频器在 ×ρL/70。
密炼机上实现电机的变速都是没问题的。 通过上述算法近似可得 Q 1 ≈252×Q 2 ，也就是说直
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