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※ 故障代碼:OCF。 (1)故障名稱:變頻器過電流故障 (2)產生故障的原因:電動機銘牌數據輸入不正確:電動機拖動的負載太重:機械卡死;電動機堵轉。 (3)解決故障的方法:檢査設置(Set)與電動機控制(drC)菜單中電動機銘牌數據是否輸入正確;過電流保護閾值是否得當:檢查變頻器選型與電動機、負載是否適,檢查電動機是否堵轉;檢查機械是否卡死。
電流傳感器是一種檢測電流并將其轉換為易于測量的輸出電壓的元件,輸出電壓與通過測量路徑的電流成正比。 在制造業中,電流測量在許多電力和儀器儀表系統中至關重要,電流傳感器可檢測導線中的電流并產生與之成正比的信號,其中生成的信號可以是模擬電壓或電流,甚至是數字輸出。該信號可用于在電流表中顯示測量到的電流,或存儲在數據采集系統(DAS)中作進一步分析。 傳統應用中,電流傳感多用于電路保護和控制,但隨著技術的進步,它已成為監測和提高風扇、泵、電機和許多其他電氣負載性能的一種方法,以確保各種最終用戶行業的正常運行。 電流傳感器依據測量原理不同,主要可分為分流器、電磁式電流互感器、電子式電流互感器等。其中,電子式電流互感器包括霍爾電流傳感器、羅柯夫斯基電流傳感器及專用于變頻電量測量的AnyWay變頻功率傳感器(可用于電壓、電流和功率測量)等。 相較于電磁式電流互感器,電子式電流互感器沒有鐵磁飽和,傳輸頻帶寬,二次負荷容量小、尺寸小、重量輕,可以說是今后電流傳感器的主要發展方向。
液壓斷路器的分類: 按操作方式分:有電動操作、儲能操作和手動操作; 按滅弧介質分:有油浸式、六氟化硫、真空式和空氣式; 按動作速度分:有快速型和普通型; 按極數分:有單極、二極、三極和四極等; 按安裝方式分:有插入式、固定式和抽屜式等。 斷路器機構分類及其優缺點: 1. 氣動操動機構 以壓縮空氣推動活塞進行分、合閘操作的機構,或者僅以壓縮空氣進行單一的分、合操作,而以儲能彈簧進行對應的合、分操作的機構。用于220kV及以下電壓等級的斷路器. 特別適宜于壓縮空氣斷路器或有空壓設備的地方 。 2. 液壓操動機構: 利用壓差原理進行能量釋放進行分合閘動作 特點: 具有儲能元件,如氮氣; 具有傳遞能量的液壓油; 存在漏油可能,因此其電機必然頻繁啟動(相對); 存在過壓可能,因此必然具備安全閥; 整套系統有液體、氣體,必然具備較多的管道等 液壓斷路器的優缺點: 優點 a、相同輸出功率下,體積小 b、傳動無間隙,運動平穩,便于實現頻繁換向 c、操動簡單,易于實現自動化 d、推力大 e、液壓元件都是標準化、系列化產品,便于維修 缺點 a、漏油 b、運動特性受溫度影響 c、油流阻力較大,不宜長距離傳動 d、檢修要求技術水平高 3、彈簧操動機構: 彈簧操作機構是利用彈簧拉伸和收縮所儲存的能量進行合、分閘控制的,其彈簧能量的儲存是靠儲能電機傳送的,而其合、分閘操作是靠合、分閘線圈控制的。 彈簧式斷路器的優缺點: 優點 ① 合、分閘電流都不大,要求電源的容量也不大。 ② 既可遠方電動儲能,電動合、分閘,也可就地手動儲能,手動合、分閘,在直流電源消失的情況下也可手動合、分操作 ③ 動作快,且能快速自動重合閘。 ④只有兩個狀態,儲能和不儲能,不會有各種閉鎖條件; 缺點 ① 結構較復雜 ② 零部件加工精度要求高。 ③全機械部件,分散性大,彈簧式中保持在一個狀態,易出現故障 4、電磁操動機構 電磁操作機構完全依靠合閘電流流過合閘線圈產生的電磁吸力來合閘同時壓緊跳閘彈簧,跳閘時主要依靠跳閘彈簧來提供能量。所以該類型操作機構跳閘電流較小,但合閘電流非常大,瞬間能達到一百多個安培。這也是為什么變電站直流系統要分合閘母線控制母線的緣故。合母提供合閘電源,控母給控制回路供電。合閘母線是直接掛在電池組上,合母電壓即電池組電壓(一般240V左右),合閘時利用電池放電效應瞬間提供大電流,同時合閘時電壓瞬間下降的很厲害。而控制母線是通過硅鏈降壓和合母連在一起(一般控制在220V),合閘時不會影響到控制母線電壓的穩定。 因為電磁操作機構合閘電流非常大,所以保護合閘回路不是直接接通合閘線圈,而是接通合閘接觸器。跳閘回路直接接通跳閘線圈。合閘接觸器線圈一般是電壓型的,阻值較大(一般幾K)。保護同這種回路配合時,應注意合閘保持一般啟動不了。但這問題也不大,跳閘保持TBJ一般能啟動,所以防跳功能還存在。該類型機構合閘時間較長(120ms~200ms),分閘時間較短(60~80ms)。 斷路器儲能機構組成和分類 斷路器儲能機構一般包括:電機、齒輪減速裝置、儲能介質(彈簧)、止擋(合閘鎖扣)及微動開關等。電機提供動力,通過齒輪減速裝置降低轉速,提高扭矩,將儲能介質(彈簧)拉伸、壓縮或旋轉儲能,當儲能機構快轉到止擋位置時,微動開關動作,電機電流被切斷,儲能機構最終停在止擋位置上,即儲能機構輸出力作用在合閘鎖扣上。對于彈簧操動機構而言,根據儲能介質的不同,可以將儲能機構分為:拉簧、壓簧和盤簧儲能機構;在斷路器儲能機構中,較為常見的是拉簧和壓簧儲能機構。
低壓斷路器由觸頭、滅弧裝置、操作機構和保護裝置等組成。按使用類別分,有選擇型(保護裝置參數可調)和非選擇型(保護裝置參數不可調);按結構型式分,有萬能式(又稱框架式)和塑殼式斷路器;按滅弧介質分,有空氣式和真空式(目前國產多為空氣式);按操作方式分,有手動操作、電動操作和彈簧儲能機械操作;按極數分,可分為單極、二極、三極和四極式;按安裝方式分,有固定式、插入式、抽屜式和嵌入式等。 額定電流在600A以下,且短路電流不大時,可選用塑殼斷路器;額定電流較大,短路電流亦較大時,應選用萬能式斷路器。 一般選用原則為: (1)斷路器額定電流≥負載工作電流; (2)斷路器額定電壓≥電源和負載的額定電壓; (3)斷路器脫扣器額定電流≥負載工作電流; (4)斷路器極限通斷能力≥電路最大短路電流; (5)線路末端單相對地短路電流/斷路器瞬時(或短路時)脫扣器整定電流≥1.25; (6)斷路器欠電壓脫扣器額定電壓=線路額定電壓。
在檢測故障變頻器模塊好壞的過程中,萬用表是最常用的工具。檢測過程中一般首選使用指針式萬用表。 在確保機器斷電的情況下,拆除輸入端和輸出端的電纜,使用萬用表對變頻器進行靜態測量。將萬用表打到“電阻”檔,然后通過萬用表的紅色表筆和黑色表筆檢測,需要注意的是,指針式萬用表在電阻檔里黑色表筆代表“+”,紅色表筆代表“-”,這一點和數字型萬用表是正好相反的: 根據變頻器主回路原理,檢測整流回路其實是測量VD1-VD6六個二極管的功能好壞。 用萬用表檢測變頻器模塊好壞的一般方法(圖1) 1、其中VD1-VD3,用黑色表筆分別接R、S、T,用紅色表筆接母排的P(+),此時萬用表應該顯示阻值為0,屬于連通狀態。 2、接下來反向測量,用 黑色表筆分接母排的P(+),用 紅色表筆分 別接R、S、T,用 此時萬用表應該顯示阻值無窮大,屬于截止狀態。 3、然后測量VD4-VD5,用 黑色表筆分別接R、S、T,用紅色表筆接母排的N(-),此時萬用表應該顯示阻值無窮大,屬于截止狀態。 4、接下來反向測量,用 黑色表筆分接母排的N(-),用 紅色表筆分 別接R、S、T,用 此時萬用表應該顯示阻值為0,屬于連通狀態。 同樣,檢測逆變回路好壞其實是檢測逆變模塊的六個續流二極管的功能好壞。 用萬用表檢測變頻器模塊好壞的一般方法(圖2) 1、其中VD7、VD9、VD11,用黑色表筆分別接U、V、W,用紅色表筆接母排的P(+),此時萬用表應該顯示阻值為0,屬于連通狀態。 2、接下來反向測量,用 黑色表筆分接母排的P(+),用 紅色表筆分 別接U、V、W,用 此時萬用表應該顯示阻值無窮大,屬于截止狀態。 3、然后測量VD8、VD10、VD12,用 黑色表筆分別接U、V、W,用紅色表筆接母排的N(-),此時萬用表應該顯示阻值無窮大,屬于截止狀態。 4、接下來反向測量,用 黑色表筆分接母排的N(-),用 紅色表筆分 別接U、V、W,用 此時萬用表應該顯示阻值為0,屬于連通狀態。 如果實際測量和以上結果相同,則可以初步判斷變頻器模塊是正常的,下一步就可以做上電測試,如果不相符,說明模塊故障,接下來需要拆機來進一步對變頻器進行檢測。
過載, 是一個時間概念,是指負載在連續時間內超過額定負載一定的倍數 。 過載,最重要的概念就是連續時間。比如,某變頻器過載能力160%一分鐘,就是指,負載連續一分鐘達到額定負載的1.6倍是沒有任何問題的。假如在59秒的時候,負載突然變小,那么是不會觸發過載報警的。只有在60秒剛過的時候,才會觸發過載報警。 過流, 是一個數量概念,是指負載突然超過額定負載多少倍 。 過流的時間非常短,而且超過的倍數非常大,通常都是十幾甚至幾十倍。比如,電機在運轉時,機械軸突然堵轉 ,那么此時電機的電流在短時間內會極速上升,導致過流故障。 變頻器過流和過載故障的區別以及應對措施(圖1) 過流和過載屬于變頻器最常見的故障,要區別變頻器到底是過流跳閘還是過載跳閘,首先就要搞清楚他們之間的區別,一般來說過載也一定過電流,但是變頻器為什么要把過電流和過載分開呢? 這里面主要有2個區別: (1)保護對象不同 過電流主要用于保護變頻器,而過載主要用于保護電動機。因為變頻器的容量有時需要比電動機的容量加大一檔甚或兩檔,在這種情況下,電動機過載時,變頻器不一定過電流。 過載保護由變頻器內部的電子熱保護功能進行,在預置電子熱保護功能時,應該準確地預置“電流取用比”,即電動機額定電流和變頻器額定電流之比的百分數: IM%=IMN*100%I/IM 式中,IM%—電流取用比; IMN—電動機的額定電流,A; IN—變頻器的額定電流,A。 (2)電流的變化率不同 過載保護發生在生產機械的工作過程中,電流的變化率di/dt通常較小; 除了過載以外的其他過電流,常常帶有突發性,電流的變化率di/dt往往較大。 (3)過載保護具有反時限特性 過載保護主要是防止電動機過熱,故具有類似于熱繼電器的“反時限”特點。就是說,如果與額定電流相比,超過得不多,則允許運行的時間可以長一些,但如果超過得較多的話,允許運行的時間將縮短。 此外,由于在頻率下降時,電動機的散熱狀況變差。所以,在同樣過載50%的情況下,頻率越低則允許運行的時間越短。 變頻器過流和過載故障的區別以及應對措施(圖2) 變頻器的過流跳閘 變頻器的過電流跳閘又分短路故障、運行過程中跳閘和升、降速過程中跳閘等情況。 1、短路故障: (1)故障特點 (a)第一次跳閘有可能在運行過程中發生,但如復位后再起動,則往往一升速就跳閘。 (b)具有很大的沖擊電流,但大多數變頻器已經能夠進行保護跳閘,而不會損壞。由于保護跳閘十分迅速,難以觀察其電流的大小。 (2)判斷與處理 第一步,首先要判斷是否短路。為了便于判斷,在復位后再起動前,可在輸入側接入一個電壓表,重新啟動時,電位器從零開始緩慢旋動,同時,注意觀察電壓表。如果變頻器的輸出頻率剛上升就立即跳閘,且電壓表的指針有瞬間回“0”的跡象,則說明變頻器的輸出端已經短路或接地。 第二步,要判斷是在變頻器內部短路,還是在外部短路。這時,應將變頻器輸出端的接線脫開,再旋動電位器,使頻率上升,如仍跳閘,說明變頻器內部短路;如不再跳閘,則說明是變頻器外部短路,應檢查從變頻器到電動機之間的線路,以及電動機本身。 2、輕載過電流負載很輕,卻又過電流跳閘: 這是變頻調速所特有的現象。在V/F控制模式下,存在著一個十分突出的問題:就是在運行過程中,電動機磁路系統的不穩定。其基本原因在于: 低頻運行時,為了能帶動較重的負載,常常需要進行轉矩補償(即提高U/f比,也叫轉矩提升)。導致電動機磁路的飽和程度隨負載的輕重而變化。這種由電動機磁路飽和引起的過電流跳閘,主要發生在低頻、輕載的情況下。解決方法:反復調整U/f比。 3、重載過電流: (1)故障現象有些生產機械在運行過程中負荷突然加重,甚至“卡住”,電動機的轉速因帶不動而大幅下降,電流急劇增加,過載保護來不及動作,導致過電流跳閘。 (2)解決方法 (a)首先了解機械本身是否有故障,如果有故障,則修理機器。 (b)如果這種過載屬于生產過程中經常可能出現的現象,則首先考慮能否加大電動機和負載之間的傳動比?適當加大傳動比,可減輕電動機軸上的阻轉矩,避免出現帶不動的情況。如無法加大傳動比,則只有考慮增大電動機和變頻器的容量了。 4、升速或降速中過電流: 這是由于升速或降速過快引起的,可采取的措施有如下: (1)延長升(降)速時間首先了解根據生產工藝要求是否允許延長升速或降速時間,如允許,則可延長升(降)速時間。 (2)準確預臵升(降)速自處理(防失速)功能變頻器對于升、降速過程中的過電流,設臵了自處理(防失速)功能。當升(降)電流超過預臵的上限電流時,將暫停升(降)速,待電流降至設定值以下時,再繼續升(降)速。 變頻器的過載跳閘 電動機能夠旋轉,但運行電流超過了額定值,稱為過載。過載的基本反應是:電流雖然超過了額定值,但超過的幅度不大,一般也不形成較大的沖擊電流。 1、過載的主要原因 (1)機械負荷過重,負荷過重的主要特征是電動機發熱,并可從顯示屏上讀取運行電流來發現。 (2)三相電壓不平衡,引起某相的運行電流過大,導致過載跳閘,其特點是電動機發熱不均衡,從顯示屏上讀取運行電流時不一定能發現(因顯示屏只顯示一相電流)。 (3)誤動作,變頻器內部的電流檢測部分發生故障,檢測出的電流信號偏大,導致跳閘。 2、檢查方法 (1)檢查電動機是否發熱,如果電動機的溫升不高,則首先應檢查變頻器的電子熱保護功能預臵得是否合理,如變頻器尚有余量,則應放寬電子熱保護功能的預臵值。 如果電動機的溫升過高,而所出現的過載又屬于正常過載,則說明是電動機的負荷過重。這時,首先應能否適當加大傳動比,以減輕電動機軸上的負荷。如能夠加大,則加大傳動比。如果傳動比無法加大,則應加大電動機的容量。 (2)檢查電動機側三相電壓是否平衡,如果電動機側的三相電壓不平衡,則應再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡,如也不平衡,則問題在變頻器內部。 如變頻器輸出端的電壓平衡,則問題在從變頻器到電動機之間的線路上,應檢查所有接線端的螺釘是否都已擰緊,如果在變頻器和電動機之間有接觸器或其他電器,則還應檢查有關電器的接線端是否都已擰緊,以及觸點的接觸狀況是否良好等。 如果電動機側三相電壓平衡,則應了解跳閘時的工作頻率: 如工作頻率較低,又未用矢量控制(或無矢量控制),則首先降低U/f比,如果降低后仍能帶動負載,則說明原來預臵的U/f比過高,勵磁電流的峰值偏大,可通過降低U/f比來減小電流;如果降低后帶不動負載了,則應考慮加大變頻器的容量;如果變頻器具有矢量控制功能,則應采用矢量控制方式。
在工業生產中,變頻器作為一種重要的電氣設備,廣泛應用于電機調速控制。然而,由于各種原因,變頻器在運行過程中可能會出現各種類型的故障,影響生產的正常進行。
不同品牌的變頻器主電路接線端子在設計上雖然略有不同,但是主要接線端子是基本一致的,以下是一款常見變頻器的主電路接線端子。我們分別來介紹其功能和原理。 其中端子排上的R、S、T 端子與三相工頻電源連接, U、V、W 端子與電動機連接; P1、P 端子, PR、PX 端子, R、R1 端子和S、S1 端子用短接片連接; 接地端子用螺釘與接地線連接固定。 接線端子和變頻器內部連接功能圖如上,其中 : 1、P、P1 端子外接短路片, 將整流電路與逆變電路連接起來。也可以去掉短接片,外接提高功率因數的直流電抗器。直流功率因數電抗器連接時,先要將P1、P 端子間的短路片取下, 然后用連接線將直流電抗器與P1、P 端子連接。 2、PX、PR 端子外接短路片, 將內部制動電阻和制動控制器件連接起來。有時,變頻器在高頻度制動內置制動電阻時易發熱, 由于封閉散熱能力不足, 這時需要安裝外接制動電阻來替代內置制動電阻。 可將PX、PR 端子之間的短路片取下, 再在P、PR 端外接制動電阻。 3、P、N 端子分別為內部直流回路的正、負端 4、R1、S1 端子內接控制電路, 外部通過短路片與R、S 端子連接, R、S 端的電源通過短路片由R1、S1 端子提供給控制電路作為電源。如果希望R、S、T 端無工頻電源輸入時控制電路也能工作, 可以取下R、R1 和S、S1 之間的短路片, 將兩相工頻電源直接接R1、S1 端。 由于控制電路電源端子R1、S1 默認與R、S 端子連接。在工作時, 如果變頻器出現異常, 可能會導致變頻器電源輸入端的斷路器(或接觸器) 斷開, 變頻器控制電路電源也隨之斷開, 變頻器無法輸出異常顯示信號。為了在需要時保持異常信號, 可將控制電路的電源R1、S1 端子與斷路器輸入側的兩相電源線連接。這樣斷路器斷開后, 控制電路仍有電源提供。
變頻器的核心工作原理基于交流 - 直流 - 交流(AC - DC - AC)的電能變換過程。首先,通過整流器將電網輸入的交流電轉換為直流電,這一過程就像是將雜亂無章的 “電流隊伍” 初步整理成有序的 “直流隊列”。接著,直流電被送入中間直流環節進行濾波和穩壓處理,讓電流更加穩定。最后,逆變器將直流電逆變為頻率和電壓均可調節的交流電,輸送給電機。通過改變輸出交流電的頻率,就能改變電機的轉速,實現調速功能,就如同給電機安裝了一個 “速度調節器”,按需控制其運轉速度 。
變頻器的市場競爭,可謂越來越激烈,無論是變頻器廠商還是用戶,對此都面臨著一個適應的過程。對廠商而言,激烈的競爭意味著自身的變頻器產品必須要具備差異化的優勢;而對用戶而言,激烈的競爭使得可選擇的變頻器產品種類越來越多,在選購時,可供參考的因素也變得“亂花漸欲迷人眼”。 近年來,行業對變頻器的要求更高了,同時也更細致了。變頻器是一類量大面廣的產品,其覆蓋的行業非常廣泛,而同樣是需要變頻器的場合,不同行業呈現出來的特點卻有很大不同,只有選擇真正適合行業的變頻器,性價比才能得到良好的體現。目前隨著各行業的發展,對相應的機械設備的要求提升得很快,這對變頻器的性能、功能上的要求也存在著一個傳導效應。 用戶對變頻器產品認知度的提高,也加劇了競爭的激烈程度。隨著變頻器的應用越來越廣泛,用戶對這一類產品也越來越了解。之前控制工程網版權所有,大部分用戶無外乎只能從價格、品牌印象及企業的宣傳要點等幾方面來選擇變頻器產品;而現在,越來越多的用戶則開始從自己的具體需求出發,對各廠商的產品性能與其側重的特點做出更有針對性的比較,將性價比考慮得更加細致,甚至有很多OEM用戶的下游客戶,都開始指定使用某些變頻器的品牌。這就迫使變頻器廠商真正提供差異化的產品,以獨特的產品特性來吸引用戶。 其實在技術方面,尤其是核心控制技術上,變頻器的發展已經比較成熟,可尋求的突破點并不是很多,這樣就使廠商們自然而然地開始在產品的設計理念上尋找思路。目前可以看出,針對行業和用戶的特點,絕大多數廠商走上了兩條不同的路線,一種是發展通用性產品,另一種則是發展專用型產品。 那么,變頻器的這兩種不同方向,究竟孰優孰劣呢?不同的廠商對此紛紛發表了各自的看法。 專用型產品的優勢主要體現在兩方面:一方面專用型產品是按照行業的需求量身打造的,在行業偏重的特性上會進行有針對性的設置,確實更適合行業的需求。雖然在核心的控制方式上,其與普通的變頻器并無根本性的差異,但在結構設計方面和功能設置方面會有較大的不同,或者是集成一些行業需要的功能。 另一方面,使用專用型產品在成本上也有優勢。專用型變頻器雖然在價格上比普通變頻器要略高一些,但使用變頻器的用戶,比如產業機械制造商,其需要考慮的往往不是一次性投入成本,而是考慮綜合、長期的成本與效應,另外作為這一類用戶,對本身的產品也有品牌意識,而作為機械設備其中重要一環的變頻器,其可靠性往往影響著整個機械的故障率。而專用變頻器針對行業的特殊設計能夠保證其可靠性要優于普通變頻器,減少了因高故障率帶來的停機時間所導致的損失,長期來看是節省成本的。
隨著煤炭、石油等常規能源的逐漸枯竭,人類越來越重視對新能源(非常規能源)的開發利用。新能源是指傳統能源之外的各種能源形式,如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等。其中風能以其獨特優勢而備受青睞。相對其他新能源相比,風能具有三大優勢:第一,儲量大、分布廣;第二,可利用性強,成本相對較低;第三,綠色能源,不污染環境。 作為一種利用風能的清潔能源,風電在環境保護日益重要的今天,發揮著越來越重要的作用。近年來,全球風能市場每年以超過40%的速度快速發展,而中國也憑借豐富的風場資源和政府對新能源開發的大力支持,成為繼歐美之后全球最重要的風能市場,這給中國風能裝備制造業帶來了發展機遇。我國風能資源豐富,理論儲量為16億千瓦,實際可利用量達 2.5億千瓦,具有極大的發展潛力。同時在國家的新能源發展規劃中,將風力發電作為重點扶持行業,使我國風電行業擁有了更廣闊的發展前景。 因此風電這幾年一直保持著成倍增長,2008年風電機組增長率受到GDP影響,但也超過了80%,國產化的比率已經超過70%。風能產業要想健康持續的增長,就要完成產業體系的建設,產業鏈的建設。宜科公司抓住了機遇,適時開發出了順應需求的產品路線和解決方案,并被成功應用于多個風電場中。 二、水平軸風力渦輪機組成 基于對風能的更高效率采集及利用,目前風電行業主要采用水平軸風力渦輪機,其組成如右圖所示: 轉子葉片:捕獲風能并將其轉換為轉軸的轉動能; 轉軸:將轉動能轉化為發電機的動能; 變速箱:用于增加轉子中心和發電機之間的轉軸速度; 發電機:利用轉軸的轉動能,通過電磁原理發電; 偏航控制器(未顯示):移動轉子使其與風向保持一致; 制動裝置:在出現電力超載或系統故障時停止轉軸旋轉; 塔架:支撐轉子和發動機箱,并將整個裝置位置提升; 三、風力發電的控制系統 風力發電系統作為風能發電領域的核心環節,其技術革新至關重要。目前主要采用恒速恒頻和變速恒頻風力發電機系統兩大類。在風力發電中,當風力發電機組與電網并網時,要求風電的頻率與電網的頻率保持一致,即恒頻。恒速恒頻即在風力發電過程中,保持風車的轉速(也即發電機的轉速)不變,從而得到恒頻的電能。在風力發電過程中讓風車的轉速隨風速而變化,而通過其它控制方式來得到恒頻電能的方法稱為變速恒頻。 由于風能與風速的三次方成正比,當風速在一定范圍變化時,如果允許風車做變速運動,則能達到更好利用風能的目的。風車將風能轉換成機械能的效率可用輸出功率系數CP來表示,CP在某一確定的風輪周速比λ(槳葉尖速度與風速之比)下達到最大值。恒速恒頻機組的風車轉速保持不變,而風速又經常在變化,顯然CP不可能保持在最佳值。變速恒頻機組的特點是風車和發電機的轉速可在很大范圍內變化而不影響輸出電能的頻率。由于風車的轉速可變,可以通過適當的控制,使風車的周速比處于或接近最佳值,從而最大限度地利用風能發電。因此變速恒頻風力發電系統以其風能利用系數高,能吸收由風速突變所產生的能量波動以避免主軸及傳動機構承受過大的扭矩和應力,以及可以改善系統的功率因數等突出優勢,在風力發電行業越來越受歡迎。 變速恒頻控制的功能是保證上網電能的質量,因此必須對發電機的轉速進行測量并反饋到控制器,實現閉環控制。目前對發電機轉速的檢測主要采用旋轉編碼器。同時由于發電機的功率大,會產生軸電流,如果編碼器與發電機不絕緣,則軸電流會被引入編碼器,進而損壞編碼器。宜科公司的EV88P系列編碼器采用獨特的機械設計理念,確保產品的抗振動抗沖擊性能,采用歐洲先進的電氣設計技術,確保產品在-40~85℃的溫度條件下可靠輸出,同時采用先進的絕緣處理技術,有效防止軸電流對編碼器的損壞。 EV88P系列編碼器,以其優異的性能特點及穩定運行,已在華北地區某風電設備制造廠取得成功應用,在風場的穩定運行得到客戶的認可。 四、風力發電的變槳距控制系統 在風電技術發展方面,風力發電機單機容量朝著大型化發展,兆瓦級風力機已經成為風力發電市場的主流產品。目前大型風力發電機組普遍采用變槳距控制技術。變槳距控制是通過沿槳葉的縱軸控制葉片旋轉,依據風速的變化隨時調節槳距角,控制風輪的能量吸收,保持一定的輸出功率。變槳距控制的優點是能夠確保高風速段的額定功率,額定功率點以上輸出平穩、在額定點具有較高的風能利用系數、提高風力機組起動性能與制動性能、提高風機的整體柔性度、減小整機和槳葉的受力狀況。在并網過程中,變槳距控制還可實現快速無沖擊并網。變槳距控制系統與變速恒頻技術相配合,最終提高了整個風力發電系統的發電效率和電能質量。 變槳距控制系統的執行機構主要有兩種,液壓變槳距執行機構和電動變槳距執行機構。其中,電機變槳執行機構是利用電機對槳葉進行控制,結構緊湊、控制靈活、動作可靠,不存在液壓執行機構中的非線性、漏油、卡塞等現象。電機變槳距控制機構可對每個槳葉采用一個伺服電機進行單獨調節。伺服電機通過主動齒輪與槳葉輪轂內齒圈相嚙合,直接對槳葉的槳距角進行控制。旋轉編碼器將槳距角的變化反饋給控制器,進而對電機進行閉環PID負反饋控制。 宜科公司的EB58系列增量編碼器、EAS58系列模擬量輸出絕對值編碼器和EAM58系列SSI輸出絕對值編碼器以其優異的抗機械振動性能和-40℃溫度條件下穩定的電氣輸出性能,為廣大風電客戶提供了性價比優異的傳感器解決方案。其中,EB58系列編碼器用于變槳系統中伺服電機信號反饋,控制槳葉角度控制,同時應用EAS58或EAM58系列編碼器對變槳角度給予絕對位置信息反饋。EB58和EAS58系列編碼器均在華北某風電設備制造廠得到成功應用,并得到客戶極大的認可。 五、結束語 風力發電技術已日趨成熟,在可再生的綠色能源的開發領域中占有突出的地位,具有重要的開發利用價值。尤其是在偏遠的山區、牧區和海島等地區,風力發電可為當地居民的生活和生產提供潔凈的能源,緩解能源供應緊張的局面。 以往投資商和運營商更多關注的是購買產品的價格,而在整個壽命周期里邊,維護成本占40%到70%,主要取決于產品質量。越來越多的風電用戶將關注的重心轉移到如何提高產品質量,增強可靠性,同時降低維護成本。宜科這樣擁有濃厚的技術積淀和優秀產品質量的公司,能夠使得中國的風電產業鏈更加充實和完善,幫助風電設備制造廠商們提升產品質量,并將維護成本減到最少。
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