開關磁阻電動機調速系統應用研究

路全忠，王 建，賈 英

（1.華能辛店電廠，山東 淄博 255414；2.華能青島熱電有限公司，山東 青島 266409）

開關磁阻電動機調速系統應用研究

路全忠1，王 建1，賈 英2

（1.華能辛店電廠，山東 淄博 255414；2.華能青島熱電有限公司，山東 青島 266409）

開關磁阻電動機調速系統已經是國內外比較成熟的一種技術，在廠礦企業應用卻比不上變頻調速系統。本文結合現場應用一案例，介紹了開關磁阻電動機調速系統工作原理、使用環境，并與變頻調速系統進行了節能效果比較，得出相應結論。

開關磁阻；調速；節能；應用

1 開關磁阻電動機調速系統工作原理

開關磁阻電動機（SRM）是指電動機定子和電動機轉子均為凸極的可變磁阻電動機。轉子由特制硅鋼片疊壓成凸極式鐵芯，不配置繞組和永磁體。定子鐵芯也是由特制硅鋼片疊壓而成，在每個凸極上繞有集中繞組，通過外部接線，這些集中繞組可以有不同的連接方式，以滿足不同的工況要求。

圖1所示電動機為8/6極。若以圖1中定、轉子的相對位置作為起始位置，依次給Α→B→C→D相繞組通電，轉子即會逆著勵磁順序以逆時針方向連續旋轉；反之，依次給D→C→B→Α相通電，則電動機會順時針方向轉動。電動機的旋轉方向只取決于定子上集中繞組的通電順序，而與其他因素均無關。

圖2所示是控制器原理?？刂破魍ㄟ^電子電路控制功率開關器件的導通與關斷，間接控制電動機定子各集中繞組的導通與關斷，從而改變繞組的通電順序，以控制旋轉轉向。通過控制繞組的電流大小及開通與關斷角度可以控制電動機的轉速。這樣，就達到了控制電動機的轉速及轉向的目的。

開關磁阻電動機調速系統的上下橋臂功率器件和電機的繞組串聯，不存在功率器件由于控制錯誤或干擾導致短路而燒毀的現象。如圖3所示。

2 華電某電廠石灰石漿液泵改造背景

華電某電廠目前是采用一臺37KW，1500轉/分三相普通異步電動機帶動石灰石漿液泵工作，實際應用工況分析如下：（1）啟停控制：電機為直接工頻啟動，且啟動電流大，給電網形成沖擊，且縮短了配電元器件的使用周期。（2）運行狀態：普通異步電動機長時間額定運行，不能根據實際用水量調節水泵的實際工作效率，造成能源浪費。（3）運行電流：額定電流近70安培，因電機不能調速，時?？辙D，故運行效率較低。

為了達到進一步節能降耗的目的，電廠引進開關磁阻電動機調速系統，以達到適應正常生產要求和降低用電成本的目的。電機改造方案原理圖見圖4。

3 漿液泵改造的可行性分析及節能效果分析

3.1 可行性分析

（1）石灰石漿液泵采用的Y系列普通異步電動機，啟動電流大，給電網形成沖擊，且縮短了配電元器件的使用周期。若改為開關磁阻節能電機，因該電機具有直流同步電機的特性，起動、運行電流小，可以在設備維護上節約部分成本。（2）目前石灰石漿液泵運行過程中不能根據實際用液量調節，該系統的運行效率較低，能源浪費現象較為嚴重。新設備供液用量穩定，壓力波動較小，電動機轉速能夠根據實際用液量自動調節，用液量大的時候該系統全速運行以滿足用水要求，而當用液量小時降低電動機轉速，該系統自動調節最大調節范圍可達10%-100%額定轉速，電動機運行效率在90%左右，從而達到節能降耗的目的。（3）開關磁阻電機與普通同功率異步電機外型尺寸（包括機架、中心高、軸徑）相同，改造較為方便。（4）由于開關磁阻電動機調速系統能夠實現閉環控制，自動根據車間實際用液情況控制電動機轉速，從而可以減少值班人員的勞動強度，一般只需要進行正常的設備巡視即可。（5）與變頻調速系統比較：盡管變頻調速系統也能夠通過根據實際用液壓力調節電動機的轉速，以達到節電目的，但變頻調速系統存在調速范圍低速下受限、且在低速狀態下轉矩小、電機發熱嚴重不能長期運行、更不能頻繁起停等缺陷，節能效果不明顯，不適合此種場合長期使用。若改用開關磁阻電機調速系統，可以避免以上的弊端，且節能效果明顯。

3.2 節能效果及投資回報預測

與37千瓦電機配套的調速系統總價為32830元/套。該價格比進口的恒轉矩變頻調速系統要低很多，比國產普通變頻器略高。根據目前設備的目前運行狀況，對其進行改造后節能效果至少能達15%。而且在以后的應用過程中，可以為用戶節省許多的設備維護成本。把這一先進技術應用到漿液泵，也就是僅用二年的時間就能收回設備投資，為以后降低生產成本，提高經濟效益發揮重大作用。

4 結論

華電某電廠將開關磁阻電動機調速系統應用在石灰石漿液泵上，發揮了其調速范圍寬、效率高、起動電流小，起動轉矩大、可頻繁起停等優點，最大限度的提高了系統效率，實現節能效果達到25%，并延長了漿液泵的使用壽命。

［1］王雁.基于DSP的開關磁阻電機調速系統研究［J］.武漢理工大學，2010.

［2］陸銳，王寶忠，徐榮青.基于單片機的開關磁阻電機驅動系統設計［J］.微計算機信息，2007.

［3］閆廣濤，段承先，馬春燕.基于Matlab/Simulink的開關磁阻電機調速系統的仿真研究［J］.科技情報開發與經濟，2007.

［4］李書杰.開關磁阻電動機調速系統仿真分析與設計研究［J］.太原理工大學，2010.

［5］曹家勇，陳幼平，詹瓊華.開關磁阻電動機控制技術的研究現狀和發展趨勢［J］.電機與控制學報，2002.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.240