電機(jī)智能節(jié)電器
一、概述
鼠籠交流電動(dòng)機(jī)是電氣化的主要?jiǎng)恿υ?，也是電網(wǎng)中主要的秏能設(shè)備，在供電電網(wǎng)中約有70％的電量是被電機(jī)所消耗，據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有60％以上的電機(jī)是遠(yuǎn)低于其設(shè)計(jì)負(fù)荷狀態(tài)下（額定負(fù)荷的60％以下）運(yùn)行的。在此條件下，電機(jī)消費(fèi)的電能中有相當(dāng)部分是以發(fā)熱、銅損、鐵損與振動(dòng)等形式浪費(fèi)掉了。
GOLEVAER電機(jī)智能節(jié)電器（以下簡(jiǎn)稱GL-DJ）的設(shè)計(jì)原理是基于電力電子學(xué)，采用最新的集成芯片控制技術(shù)，通過監(jiān)控交流電機(jī)運(yùn)行的電流和電壓的相位差來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)整供給電機(jī)的能量，使電機(jī)始終在最佳效率狀態(tài)下工作，為電機(jī)與電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)"智能化"的能量管理功能。當(dāng)檢測(cè)到電機(jī)在輕載或負(fù)載不斷變化時(shí)，通過可控硅能在0.01秒以內(nèi)調(diào)整輸入電機(jī)的電壓和電流，使電機(jī)的輸出功率與實(shí)時(shí)負(fù)載剛好匹配，從而減低銅損、鐵損，改善電機(jī)起動(dòng)、停機(jī)性能，達(dá)到節(jié)電效果！
二、節(jié)電原理
交流鼠籠形感應(yīng)電機(jī)必須消耗一定的能量以提供磁場(chǎng)使電機(jī)連續(xù)工作。當(dāng)供給電機(jī)的電壓恒定時(shí)，由此產(chǎn)生的磁能也保持恒定，在額定轉(zhuǎn)速下，磁場(chǎng)消耗的能量保持恒定，與負(fù)載所需的轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān)。
支持負(fù)載轉(zhuǎn)矩的能量取決于轉(zhuǎn)矩的大小。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會(huì)稍微下降（轉(zhuǎn)差率增大），使得感應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流上升以增加轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子中增加的電流由定子線圈中增加的電流來(lái)平衡。相反，如果需要的負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少，轉(zhuǎn)差率減少，轉(zhuǎn)子電流下降，定子電流也相應(yīng)下降，但在端電壓恒定的情況下，定子中提供磁場(chǎng)的電流以在任何負(fù)載轉(zhuǎn)矩條件下將保持恒定。結(jié)果是感應(yīng)電機(jī)的效率隨負(fù)載的降低而降低。
事實(shí)上很少電機(jī)始終在額定條件下運(yùn)行。通常選擇的標(biāo)準(zhǔn)是使電機(jī)的標(biāo)稱均高于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的最大需求。由于這原因，所選擇的電機(jī)幾乎一定是超出標(biāo)準(zhǔn)的，當(dāng)提供額定電壓時(shí)，即使?jié)M負(fù)荷運(yùn)行也有節(jié)電空間。此外，有些應(yīng)用中負(fù)荷本來(lái)就是有變化的，而選擇的電機(jī)大小必須能滿足最大負(fù)荷時(shí)的需求，盡管最大負(fù)荷只是間斷出現(xiàn)，而其它時(shí)間電機(jī)在小負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行。
由于電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與供電電壓的平方成正比，降低端電壓將減少轉(zhuǎn)矩。降低端電壓，實(shí)際上是降低了電機(jī)的額定輸出功率，也意味著所需磁場(chǎng)能量的減少。利用這一原理，GL-DJ可在空載和大多數(shù)負(fù)荷情況下保持較高恒定的電機(jī)效率。
GL-DJ采用智能化的微處理機(jī)控制，無(wú)需人工調(diào)節(jié)。在輕負(fù)載情況下電機(jī)電壓自動(dòng)降至最低需求而轉(zhuǎn)速保持恒定，因此降低了不必的損耗。如果負(fù)載增加，電壓將自動(dòng)上升以防止電機(jī)失速。
GL-DJ通過檢測(cè)電機(jī)的電壓和電流實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，因?yàn)殡姍C(jī)電路是電感電路，所以電壓和電流波形存在時(shí)間差，而且負(fù)載越輕，電流滯后于電壓越大?？蛰d時(shí)電機(jī)的效率最低，電流和電壓波形間的相位差也最大。微處理機(jī)將監(jiān)測(cè)波形間的相位并相應(yīng)地調(diào)整可控硅的觸發(fā)脈沖，其速度為每秒鐘100次。這一速度比電機(jī)所能響應(yīng)的速度要快得多，這對(duì)防止電機(jī)在任何負(fù)荷工況下出現(xiàn)失速是足夠的。電機(jī)運(yùn)行在輕載時(shí)，可以將勵(lì)磁電流減少到僅僅與負(fù)荷轉(zhuǎn)矩相匹配，則可使電機(jī)的運(yùn)行效率提高。GL-DJ通過改變電機(jī)的相位角實(shí)現(xiàn)控制。
在不同的負(fù)荷條件下，相位角將隨之改變。圖3.5是電機(jī)電壓和電流在不同負(fù)荷條件下的說明。請(qǐng)注意，在輕負(fù)荷條件下相位角或電流之間的時(shí)間滯后將增加。在通常負(fù)荷情況下，電機(jī)的電流滯后于電壓30度；在輕負(fù)荷情況下，電機(jī)的電流滯后將增加。通常，在輕負(fù)荷情況下，電機(jī)的電流滯后于電壓80度
GL-DJ連續(xù)監(jiān)控電機(jī)電壓和電流之間的相位角，依據(jù)負(fù)荷的變化改變相位角。GL-DJ通過半導(dǎo)體開關(guān)元件來(lái)"切削"電壓而進(jìn)行控制。半導(dǎo)體開關(guān)元件只允許電源電壓正半周和負(fù)半周的一部分供給電機(jī)，如圖3.6所示。這樣的結(jié)果是降低供給電機(jī)的均方根電壓。結(jié)果，磁滯損耗最小化，相位角回到原來(lái)的大小，電機(jī)效率提高。為了更好的理解為什么損耗會(huì)最小化，首先要分析電機(jī)負(fù)荷變化時(shí)將影響那些因素。
我們知道，維持電機(jī)工作的電流是由兩個(gè)不同的部分組成的：負(fù)荷（阻性）電流（IR1）以及感性（勵(lì)磁）電流（IM1）,參見圖3.7。感應(yīng)性電流依賴電壓和磁通密度。在一定程度上，阻性電流也是電壓的函數(shù)。在滿負(fù)荷，也就是滿電壓情況下，感性電流與阻性電流合成相位角фPF，當(dāng)電機(jī)負(fù)荷減少，一些參數(shù)將發(fā)生變化，產(chǎn)生負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的阻性電流（IR2）和相對(duì)不變的感應(yīng)性電流（IM2）合成的相位角將增大，如圖3.7（b）所示?？刂破魍ㄟ^降低電機(jī)的供電電壓而減少感應(yīng)性電流(IM3)，起到使相位角趨近原來(lái)大小的作用，從而降低磁滯損耗。在輕負(fù)荷情況下，阻性電流產(chǎn)生的鐵心損耗也將隨時(shí)著電壓的降低而減少。因此電機(jī)的電耗將有效降低。
事實(shí)上通過降低電壓獲得的節(jié)電將隨負(fù)荷的增加而快速下降。
正如前面所描述的，控制器通過切削電壓波形而降低電機(jī)電壓，當(dāng)電機(jī)電壓降低，磁損耗減少，但有些損耗實(shí)際上會(huì)增加。
這一特性用圖3.8加以說明。圖3.8說明在不同電壓下勵(lì)磁電流的變化。當(dāng)電壓變化，電機(jī)繞組隨總電流（I）而發(fā)熱。由圖可知，總電流在B點(diǎn)最小，而電壓卻是在C點(diǎn)最低。在預(yù)算總的節(jié)電率時(shí)必須將這一現(xiàn)象考慮進(jìn)去。
在輕負(fù)載情況下，增加的熱損耗的影響可不予考慮，因?yàn)檫@一增加相對(duì)磁損耗的減少要小得多。因此得到的結(jié)果是電機(jī)效率的改善。
GL-DJ還具有完善軟啟動(dòng)功能，可減少電機(jī)的機(jī)械沖擊和磨損，降低維護(hù)成本，盡可能地降低用電費(fèi)用。
GL-DJ是完全區(qū)別于變頻器的一種新型電機(jī)節(jié)電控制器，它不影響電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩及動(dòng)態(tài)的響應(yīng)，更不需要通過降低電機(jī)的速度來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。
二、主要特點(diǎn)
1.軟啟動(dòng)功能 ：GL-DJ 內(nèi)置多種可調(diào)整啟動(dòng)時(shí)間的功能，令電機(jī)的啟動(dòng)受到適當(dāng)?shù)目刂?，從而有效地控制啟?dòng)電流。
2.自動(dòng)地并且連續(xù)的優(yōu)化調(diào)節(jié)交流電機(jī)的輸入，以此來(lái)減少電機(jī)運(yùn)行時(shí)的的能量消費(fèi)，綜合節(jié)電率可達(dá)10%~40%。
3. 智能電機(jī)節(jié)電器是完全區(qū)別于變頻器的一種新型電機(jī)節(jié)電控制器，它不影響電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩及動(dòng)態(tài)的響應(yīng)。
4. 過電流能力強(qiáng)，保護(hù)功能完善，具備過流、過壓、欠壓、缺相、安全旁路等保護(hù)功能。
三、適用對(duì)象
GL-DJ可廣泛應(yīng)用于任何不需要調(diào)節(jié)速度、處于輕載負(fù)荷或輕載時(shí)間下運(yùn)行的較長(zhǎng)的交流感應(yīng)電機(jī)的節(jié)能與優(yōu)化控制，可以有效解決"大馬拉小車"狀態(tài)下電機(jī)本體的浪費(fèi)問題。并提供一個(gè)極佳的軟起動(dòng)和緩和停機(jī)的功效。
1.輕載電機(jī)：實(shí)際運(yùn)行功率因數(shù)在0.6以下的電機(jī)。
2.負(fù)載變化較大且不允許速度變化的設(shè)備：皮帶輸送機(jī)、電動(dòng)扶梯、軋鋼設(shè)備、各類工業(yè)輸送機(jī)械等
3.變負(fù)載設(shè)備：如六角機(jī)床、碾磨機(jī)、研磨機(jī)、成形機(jī)、沖床、拋光機(jī)、懸垂機(jī)、油壓機(jī)、切削機(jī)、食品攪拌機(jī)、塑膠開煉機(jī)/密煉機(jī)、鍛機(jī)、混凝土成型機(jī)、橡膠成型機(jī)
四、技術(shù)參數(shù)
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1
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頻率
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50HZ/60Hz
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2
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過電流能力
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1.25 倍標(biāo)稱電流2分鐘，1.5倍標(biāo)稱電流2秒
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3
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綜合節(jié)電率
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15%-40%（視負(fù)載運(yùn)行狀況而定）
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4
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控制系統(tǒng)
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電子控制線路、微處理器控制
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5
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絕緣等級(jí)
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電源、控制回路、外殼之間耐壓2.5kv
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6
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軟啟動(dòng)
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0～60秒時(shí)間可調(diào)
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7
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工作溫度
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－40°C～85°C
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8
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環(huán)境要求
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通風(fēng)良好，相對(duì)濕度0-85%不結(jié)露。
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9
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保護(hù)
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過流、過壓、安全旁路。
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五、規(guī)格
節(jié)電器的主要規(guī)格從4KW-315KW
六、安裝圖示
七、GL-DJ節(jié)電器節(jié)電效果檢驗(yàn)方法
GL-DJ節(jié)電器的節(jié)電效果檢測(cè)有以下幾種方法：
1．鉗形電流表測(cè)試：通過測(cè)試節(jié)電器投入前和投入后電機(jī)電流的變化，即可計(jì)算出大致的節(jié)電率。
2．有功電度表測(cè)試：通過測(cè)試電機(jī)在相同負(fù)荷條件下，節(jié)電器分別投入和斷開，電機(jī)運(yùn)行相同時(shí)間的電耗，即可算出實(shí)際的節(jié)電率。
3．電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)試：通過測(cè)試電機(jī)在相同負(fù)荷條件下，節(jié)電器分別投入和斷開，電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)等電參數(shù)，即可算出大致的節(jié)電率。
八、使用GL-DJ節(jié)電器前需要了解的情況
1． 了解設(shè)備的類型。
2． 了解設(shè)備所用電機(jī)的型號(hào)、標(biāo)稱值（電壓、電流、功率、功率因數(shù)）和其它特性參數(shù)。
3． 了解電機(jī)實(shí)際負(fù)荷的基本情況，包括負(fù)荷特性和運(yùn)行周期。并實(shí)測(cè)運(yùn)行時(shí)的電壓、電流及功率因數(shù)。
4． 了解電機(jī)的用電情況及電費(fèi)率。
詳細(xì)了解以上情況后請(qǐng)?zhí)顚憽?a href="http://www.yqxwc.com.cn/edit/down/dcb.rar" style="color: rgb(51, 51, 51); text-decoration: none;">電機(jī)節(jié)電器應(yīng)用調(diào)查表》，然后根據(jù)調(diào)查表的數(shù)據(jù)參考第三款"適用對(duì)象"的相關(guān)內(nèi)容以及下述條件判斷是否適合安裝GL-DJ節(jié)電器和安裝后大約的節(jié)電效果。
怎樣判斷一個(gè)應(yīng)用是否為一個(gè)好的節(jié)電應(yīng)用？
看標(biāo)稱電流與實(shí)際運(yùn)行電流是否差別較大，差別越大，節(jié)電效果就越好；
看功率因數(shù)，電機(jī)的運(yùn)行功率因數(shù)低于0.55以下，就會(huì)獲得比較好的節(jié)電效果；
看運(yùn)行電壓，運(yùn)行電壓高出380V，如夜間運(yùn)行時(shí)段或變壓器容量富余的用戶，在應(yīng)用該節(jié)電器后會(huì)有比較好的節(jié)電效果；
對(duì)于負(fù)載率超過60%的電機(jī)，將不是一個(gè)好的節(jié)電應(yīng)用，但可以作為此類電機(jī)的軟啟動(dòng)器，因此，要注意避免在負(fù)荷率大于60%以上的電機(jī)使用該節(jié)電器作為節(jié)能裝置。
下表列出了不同負(fù)荷狀況下可預(yù)期的節(jié)電效果，實(shí)際應(yīng)用時(shí)請(qǐng)以此為參照。
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分類
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負(fù) 荷 狀 況
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節(jié)電效果預(yù)測(cè)
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1
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低負(fù)荷率（小于40%），低功率因數(shù)（COS￠＜0.4）
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好，20-40％
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2
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中等負(fù)荷率（50—60%），中等功率因數(shù)（COS￠＝0.5—0.6）
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較好，10-20％
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3
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中等負(fù)荷率（50—60%），高功率因數(shù)（COS￠＞0.65）
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有挑戰(zhàn)性5-10％
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4
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高負(fù)荷率（＞70%），低功率因數(shù)（COS￠＞0.7）
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不適應(yīng)
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由上表可以看出，分類1是最理想的情況，可預(yù)期獲得顯著的節(jié)電率；分類2是比較理想的情況，一般均可獲得較好的節(jié)電率；分類3的情況應(yīng)慎重，通過測(cè)試決定是否可以實(shí)施；分類4的情況應(yīng)避免應(yīng)用GL-DJ改造。
從末端設(shè)備的類型來(lái)看，自動(dòng)扶梯、軋鋼機(jī)以及其它屬于輪空型的負(fù)載都是理想的應(yīng)用對(duì)象；皮帶運(yùn)輸機(jī)、連續(xù)擠壓機(jī)等屬于中等負(fù)荷率、中等功率因數(shù)的負(fù)載，也是比較好的應(yīng)用對(duì)象；部分水泵、空氣壓縮機(jī)、球磨機(jī)可能屬于中等負(fù)荷率、高功率因數(shù)的負(fù)載，必須慎重應(yīng)用。
九、產(chǎn)品規(guī)格及尺寸
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規(guī)格
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尺寸（高*寬*厚）(mm)
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5.5KW-22KW
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410X250X230
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30KW-45KW
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500X300X210
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55KW-75KW
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700X450X400
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90KW-110KW
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1100X520X440
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132KW-150KW
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1200X560X460
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200KW-250KW
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1400X650X530
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注：超出以上規(guī)格的尺寸請(qǐng)咨詢公司技術(shù)部
