专利名称：一种高压交流电机节能改造方法
技术领域：
本发明涉及一种对高压交流电机进行节能改造的方法。
背景技术：
高压交流电机为了节电，一般都是采用对高压交流电机进行调速来实现的，现有的高压电机调速技术可分为如下几种一是采用高低高型变频方式，其变频器为低压变频器，采用变频器的输入端接降压变压器和其输出端接升压变压器，来实现与高压电网和电机的接口，这种技术是在高压变频技术尚未成熟时的一种过渡技术。由于低压变频器电压低，电流却不可能无限制的上升，限制了这种变频器的容量。由于输出变压器的存在，使系统的效率降低，占地面积增大；另外，输出变压器在低频时磁耦合能力减弱，使变频器在启动时带载能力减弱。另外，这种技术存在对电网的谐波大，即使采用12脉冲整流来减少谐波，也满足不了某些场合对谐波的严格要求；输出变压器在升压的同时，对变频器产生dv/dt也同等放大，故必须加装滤波器才能适用于普通电机，否则会产生电晕放电、绝缘损坏的情况。二是串级调速变频器，将异步电机部分转子能量回馈至电网，从而改变转子滑差实现调速，这种调速方式采用可控硅技术，需要使用绕线式异步电动机，但是，现在工业现场几乎都采用鼠笼式异步电动机，更换电机非常麻烦。这种调速方式的调速范围一般在70％-95％左右，调速范围窄。可控硅技术容易造成对电网的谐波污染；随着转速的降低，电网侧功率因数也变低，需要采取措施补偿。其优点是变频部分容量较小，比其他高压交流变频调速技术成本稍低。这种调速方式有一种变化形式，即内反馈调速系统，省却了逆变部分的变压器，将反馈绕组直接做在定子绕组里，这种做法要更换电机，其他方面的性能与串级调速接近。串级调速电机受转子滑环的影响，不能做到很大功率，滑环维护工作量也大，工业应用已经越来越少。三是采用电源型直接高压变频器，这种变频器，输入侧采用可控硅进行整流，采用电感储能，逆变侧用SGCT作为开关元件，为传统的两电平结构。由于器件的耐压水平有限，必须采用多个器件串联。器件串联是一种非常复杂的工程应用技术，其可靠性很低。由于输出侧只有两个电平，电机承受的dv/dt较大，必须采用输出滤波器。这种变频器的主要优点是不需要外加电路就可以将负载的惯性能量回馈到电网。另外，电流源型变频器的还存在电网侧功率因数低，谐波大，而且随着工况的变化而变，不好补偿等问题。四是采用电压源型三电平变频器，这种变频器采用二极管整流，电容储能，IGBT或IGCT逆变。三电平的逆变形式，采用二极管钳位的方式，解决了两个器件串联的难题，技术上比两个器件简单直接串联容易，同时，增加了一个输出电平，使输出波形比两电平好。这种变频器的主要问题是由于采用高压器件，输出侧的dv/dt仍旧比较严重，需要采用输出滤波器。由于受到器件耐压水平的限制，最高电压只能做到4160V，要适应6KV和10KV电网的需要，更换电机是一种做法，但是造成故障时向电网旁路较麻烦。对于6KV电机有一种变通做法，就是将电机由星型接法改为角型接法，这样电机的电压就变为3KV；这种做法使电机的环流损耗上升，存在烧毁电机的危险。五是采用三电平变频器，一般采用12脉冲整流方式。其核心技术为采用功率模块串联多电平变频器；这种变频器采用低压变频器串联的方式实现高压，是电压源型变频器。它的输入侧采用移相降压型变压器，实现18脉冲以上的整流方式，满足国际上对电网谐波的最严格的要求。在带负载时，电网侧功率因数可达到95％以上。在输出侧采用多级PWM技术，dv/dt小，谐波少，满足普通异步电机的需要。可根据负载的需要设计变频器的输出电压，是解决6KV、10KV电机调速的较好办法。功率电路采用标准模块化设计，更换简单。这种变频器采用低压IGBT作为逆变元件，与采用高压IGBT的三电平变频器相比，功率元件数目较多，但技术上较成熟。与采用高压IGCT的三电平变频器相比，功率元件数目较多，但总元件数目却较少，因为IGCT需要非常复杂的辅助关断电路。由于整流变压器与功率模块的连线较多，因此变压器不能与变频器分开放置，在空间有限的场合不是很灵活。
发明内容
本发明的目的是提供一种改造成本低、可靠性高、结构简单、日常维护简单，且省电的高压交流电机节能改造方法。
本发明的技术方案是先将高压交流电机进行低压改造，将改造后的电机与相应的额定输出电压的低压变频器的三个输出端相接。
上述低压改造的步骤如下(1)、根据高压交流电机参数和低压变频器参数，计算出电机定子每相线圈的抽头圈数，并设计出抽头接法；(2)、拆开电机，根据第一步计算结果，对电机定子的线圈进行抽头，并将所有抽头并联；(3)、根据第一步设计的接法对并联后的抽头进行联接；
(4)、对上述2、3步进行改造过的电机定子进行绝缘处理；(5)、装好电机，并将电机的三个引线与所述低压变频器的三个输出相联接。
本发明具有改造成本低、可靠性高、结构简单、日常维护简单，节电效果好的优点。
图1本发明的原理结构示意图。
具体实施例方式
下面以3kkw汽轮发电机组锅炉鼓风机的高压电机的改造为例来说这个问题，请参见图1，该风机的高压电机原为6000V、290kw、三角形接法，其定子总匝数为1536圈，分为三相，每相32组，每组16圈。改造成380伏时，是将每相32组，以每组16圈全部断开抽头，并且将所有抽头并联；然后采用三角形接法，引出三条引线；再将改造后的定子进行绝缘处理(浸漆，烘干)，最后与三相低压380V变频器的输出端相接。
当要改成660伏时，是将每相32组，以每组16圈全部断开抽头，并且将所有抽头并联；然后采用星形接法，引出三条引线；再将改造后的定子进行绝缘处理(浸漆，烘干)，最后与三相低压660V变频器的输出端相接。
当要改造成1200伏时，是将每相32组，以每组16圈全部断开抽头，并且将每组16圈的线圈按8圈分成2组、所有8圈抽头并联，把2组已并接8圈的线圈串联，将所有串接好的抽头并联；然后采用星形接法，引出三条引线；再将改造后的定子进行绝缘处理(浸漆，烘干)，最后与三相低压1200V变频器的输出端相接。
上述对高压电机直接低压节能改造，改造前耗电为290度/小时，改造后耗电为170度/小时，每小时节电120度电。改造成本是高压变频改造的三分之一。
权利要求
1.一种高压交流电机节能改造方法，其特征在于先将高压交流电机进行低压改造，将改造后的电机与相应的额定输出电压的低压变频器的三个输出端相接；包括如下步骤(1)、根据高压交流电机参数和低压变频器参数，计算出电机定子每相线圈的抽头圈数，并设计出抽头接法；(2)、拆开电机，根据第一步计算结果，对电机定子的线圈进行抽头，并将所有抽头并联；(3)、根据第一步设计的接法对并联后的抽头进行联接；(4)、对上述2、3步进行改造过的电机定子进行绝缘处理；(5)、装好电机，并将电机的三个引线与所述低压变频器的三个输出相联接。
2.根据权利要求1所述的高压交流电机节能改造方法，其特征在于所述高压交流电机参数为6000V、290kw、三角形接法，其定子总匝数为1536圈，分为三相，每相32组，每组16圈；所述低压变频器的参数为380伏，其抽头和接法是将每相32组，以每组16圈全部断开抽头，并且将所有抽头并联；然后采用三角形接法，引出三条引线。
3.根据权利要求1所述的高压交流电机节能改造方法，其特征在于所述高压交流电机参数为6000V、290kw、三角形接法，其定子总匝数为1536圈，分为三相，每相32组，每组16圈；所述低压变频器的参数为660伏，其抽头和接法是将每相32组，以每组16圈全部断开抽头，并且将所有抽头并联；然后采用星形接法，引出三条引线。
4.根据权利要求1所述的高压交流电机节能改造方法，其特征在于所述高压交流电机参数为6000V、290kw、三角形接法，其定子总匝数为1536圈，分为三相，每相32组，每组16圈；所述低压变频器的参数为1200伏，其抽头和接法是将每相32组，以每组16圈全部断开抽头，并且将每组16圈的线圈按8圈分成2组、所有8圈抽头并联，把2组已并接8圈的线圈串联，将所有串接好的抽头并联；然后采用星形接法，引出三条引线。
全文摘要
一种高压交流电机节能改造方法，先将高压交流电机进行低压改造，将改造后的电机与相应的额定输出电压的低压变频器的三个输出端相接；包括如下步骤(1)根据高压交流电机参数和低压变频器参数，计算出电机定子每相线圈的抽头圈数，并设计出抽头接法；(2)拆开电机，根据第一步计算结果，对电机定子的线圈进行抽头，并将所有抽头并联；(3)根据第一步设计的接法对并联后的抽头进行联接；(4)对上述2、3步进行改造过的电机定子进行绝缘处理；(5)装好电机，并将电机的三个引线与所述低压变频器的三个输出相联接。本发明具有改造成本低、可靠性高、结构简单、日常维护简单，节电效果好的优点。
文档编号H02K15/00GK101034829SQ20071007287
公开日2007年9月12日 申请日期2007年1月18日 优先权日2007年1月18日
发明者肖永彪, 谢可明 申请人:肖永彪, 谢可明