電騎士電效管理系統在碎紙機上的節能分析

楊瓊來

摘 要：電騎士管理系統全稱為電騎士電機電效管理系統（3EM-PR），是由亞太電效成功研發，主要是通過AC-DC-AC拓撲變換，將三相交流整流出平滑的直流電壓，再運用PWM控制算法，把直流電壓逆變為可控的交流電壓。根據負載需求，運用AsinaNet獨有節能控制軟件，自動計算最理想的控制曲線，輸出對應的功率，滿足負載的運行，最終達到節能的效果。電騎士采用電流法控制電騎士電效管理系統的輸出，使電機出力能夠適應變化的負載，自動調整電壓、自動轉差補償、進行直流制動和死區補償，可滿足高精度、高復雜度控制要求，達到提高功率因素和節能的效果。

關鍵詞：電效管理系統 調整電壓 節能

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0068-01

PowerRider-PI電騎士電效管理系統適用于負載連續變化需要調節電機運行效率的普通三相交流異步電動機。容量從11kVA到316kVA，可適配電機功率從7.5kW到250kW。電騎士一般要求安裝于室內通風良好的場所，垂直安裝可以確保最佳的冷卻效果，如受條件限制臥式安裝時需要增加額外的強制通風，電騎士適宜安裝于溫度范圍為-10～40℃，如環境溫度超過50℃需外部強迫散熱或降容使用，濕度要求低于90%，無水珠凝結，對振動要求小于0.5G的場所，應避免電磁場，無易燃易爆、無腐蝕性氣體和液體的環境中，環境較干凈，無灰塵，漂浮性的纖維及金屬微粒。電騎士電效管理系統是適用于多種工況的集高品質、低噪音、多功能性通用電機節能系統，具有自動節能運行功能，電騎士可根據設備負載的大小自動調節電機的工作狀態，保持電機高效節能運行，并且具有自動節能運行功能，電騎士可根據設備負載的大小，自動調節電機的工作狀態，保持電機高效率節能運行，并且具有節電、工頻兩路輸出。該系統采用高品質的IGBT、IPM模塊，最大載波頻率可達15kHz，能實現超靜音運行，具有自動電壓調整、死區補償、自動轉矩補償、直流制動、停電再啟動等功能，可滿足高精度、高復雜控制精度要求，并且具有多段速程序運行、擺頻運行、內置PID調解器，可方便構成滿足不同需求的自動化控制系統，電騎士內置RS485標準通訊接口，可實現聯網控制或比例聯動控制，具有友好的人機交互界面，有完善的故障管理和保護功能。

1 電騎士電效管理系統的主要特點

（1）具有自動節能運行功能，可根據負載大小自動調節電機的工作狀態，保持高效率節能運行；（2）采用PWM控制算法，輸出電流諧波成分少、效率高；（3）采用高品質的三菱IGBT、IPM模塊，最大載波頻率達15kHz，能實現超靜音運行；（4）數字鍵盤、電壓源、電流源、外部智能端子、RS485通訊等多種輸入方式，控制方式靈活；（5）豐富的功能，如：自動電壓調整、死區補償、自動轉差補償、直流制動、停電再啟動等，可滿足高精度、高復雜度控制要求；（6）程序運行（多段速）、擺頻運行、內置PID調節器，可方便構成滿足不同需求的自動化控制系統；（7）友好的人機交互界面：LED數字顯示；（8）完善的故障管理和保護功能，能最大限度保護故障情況下電騎士和電機不受損壞。正是因為電騎士電效管理系統的這些特點，使得它在碎紙機上的節能更具有經濟意義和社會意義。

2 電騎士電效管理系統在碎紙機上的應用分析

電騎士電效管理系統應用于損紙池攪拌器其控制原理見圖1。

電效管理系統采用V/F多段速控制，利用HC系列智能電流表將電流互感器檢測出來的電流進行分類，根據電機電流的大小分三檔節點輸出，送電效管理系統調節電機的出力。當紙機斷頭，大量的損紙進入損紙池，碎紙機的負載會陡增，智能電流表此時輸出的節點，對應電效管理系統的高速度，此時電機的運行頻率和電壓將根據給定的曲線上升，電機的輸出功率也會相應的增加直至電機的額定功率，當紙機帶上紙抄造正常之后，幾乎沒有損紙進入損紙池，此時智能電流表輸出的節點對應電機低速運行的接點，因電效管理系統采用V/F控制，電機降壓使用。因三相異步電機的損耗分為負載損耗（主要是銅損）和空載損耗（主要是鐵損），

△P= Pcu1+ PFe + Pcu2 + P + Ps

（1）

當電機低于額定電壓運行時，電機的勵磁電流為額定值，電機PFe保持較高值，電機定子銅損Pcu1與轉子銅損Pcu2降低不多，因此電動機的效率和功率因素大為降低，如電機的端電壓降低之后，

電機實際出力 P、=P*（U/Un）2 （2）

P：電機的額定容量；U：降壓以后的電壓；Un：電機額定電壓

電機輕載時降低電機的輸入電壓，則電機PFe=m1I2mrm，而根據異步電動機近似等值電路，Im與電機電壓成比例，因此PFe差不多隨電壓平方而減少，勵磁電流也因磁通的減少而下降，使Pcu1減少，從而降低了總損耗，使電動機的效率和功率因素得到提高。同時電機轉子銅耗Pcu2隨之降低很多，1#機碎紙機電機功率為160kW，以中間電流值計算可知，當電機運行頻率為40Hz時，電源電壓為413V，電機的運行電壓為312V，則電機此時實際出力為P、=0.57 *160=91.2kW，此時電機實際在降容相當于90 kW的電機運行于額定狀態，因此不但電機本身能耗減少，其無功消耗也大為減少，有利于系統自然功率因素的提高，對減少系統的損耗也起到一定的作用。

電騎士電效管理系統中有幾個關鍵參數需要設置，其關鍵參數設置見表1。

3 結語

在電效管理系統還需要根據所使用的電機設置電機的參數，HC智能電流表的參數設置得恰當與否對該系統的運行正常以及節能有很大的作用，參數設置不當，不但不能使碎紙機節能，還容易引起碎紙機干鍋，甚至引起紙機的斷頭，人們應在實際使用過程中不斷摸索，優化電效管理系統的運行，找到碎紙機最合適的運行參數，使碎紙機在最安全的情況下爭取最大限度的節能。

參考文獻

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