核心技术

 

 

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技术原理
一种由二套三相不同极对数定子绕组和一套转子绕组闭合、无电刷和滑环装置的绕线转子构成的新型交流感应电机。两套定子绕组分别称为功率绕组和控制绕组,转子采用特殊绕线型结构。经过特殊设计的转子使得两套定子绕组产生不同极对数的旋转磁场,通过磁场耦合对其相互作用进行控制来实现能量传递。改变控制绕组的连接方式及其供电电源电压和电流的幅值、相位以及频率,实现无刷双馈异步电机在不同转速下和不同负载下稳定运行。
电机既能作为电动机(调速)运行,也能作为发电机运行,兼有异步电机和同步电机的特点。

 

显著优势 
近百年来,“无刷双馈电机”技术是全球电机领域的顶级攻关课题,在世界节能领域被称为“皇冠上的明珠”。
国外研究主要形成两大流派,一是英国剑桥大学,重点研究笼型转子结构的无刷双馈电机;二是以美国Wisconsin大学及Ohio州立大学,重点研究磁阻转子结构的无刷双馈电机。
国内研究主要集中在高校,以华中科技大学重点研究的绕线转子结构无刷双馈电机最具代表性。
三大流派转子技术指标PK:
转子类型    同芯笼式    磁阻式    绕线式
驻波特性    差    差    好
谐波含量    大    大    小
导体利用率    低    2012年    高
震动噪音    中    较高    低
励磁特性    差    差    好
综合效率    低    高    高
设计友好性    差    差    好
迄今为止,磁阻式转子和同芯笼式转子结构这两大技术流派仍停留于“实验室样机”改进阶段,制约其技术应用的原因:
(1)谐波含量高
(2)随负荷波动大
(3)污染电网
只有绕线转子无刷双馈电机凭借其无可比拟的技术优势,走出了实验室,实现产业化,正式进入商用阶段。


典型优势:
无刷双馈电机使用电网电源和变频电源分别供电,具有运行可靠,配置变频电源容量小,且可采用不同电压等级驱动等特点。既能作为电动机(调速)运行,也能作为发电机运行,兼有异步电机和同步电机的特点。
作为创新型的用于高压大容量场合的交流电动机变频调速系统,无刷双馈电动机与普通高压电动机相比较,具有明显优势。

1、高效率
无刷双馈电动机比普通电动机系统效率要高大约两个百分点。因为普通电动机系统中全部电能要经过一个全容量变压器和一个全功率变频器才能达到电动机,在此过程中,即便变压器和变频器效率均高达98%,系统效率也只有92%左右,而无刷双馈电动机,因为只有小部分电能需要处理,所以系统效率将>94.1%,节能效果十分显著。
2、高可靠
无刷双馈电动机系统中采用的是低压小功率变频器,没有任何高压器件,因而与必须采用高压变频器的普通电动机相比,可靠性要高得多。
当变频器发生故障时,可以将低压绕组直接短封,使得高压电机在同步状态下运行,确保设备不停机,不影响生产。
3、低污染
无刷双馈电动机系统只有小部分电能需要经过电力电子器件处理,因而对电网及周边用电设备影响也要小得多。
4、低成本
无刷双馈电动机采用的是以低压控制高压技术,小功率控制大功率的理念,控制装置为低压小功率,因而制造和安装以及运营的维护成本,都要大大低于普通电动机变频调速系统。


特点:
1.低压变频控制器(380V)直接控制高压电机,小功率控制大功率,变频器提供的功率仅占总功率的30%-50%左右。
2.无电刷和滑环,提高了系统整体运行的可靠性。
3.高功率因素,且功率因数可调:可以提高系统的性能指标,降低系统容量、线路损耗和无功功率补偿装置的投资。
4.当变频控制器发生故障时,系统可不停机而自动切换到自然同步转速(工频)运行,维持生产负荷稳定,可靠性大幅提高。
5.硬的机械特性:电机运行转速仅与功率绕组和控制绕组的频率及相序有关,与负载转矩无关。
6.良好的动态性能:电机采用矢量控制方法,可以快速控制电机输出扭矩和转速。
7.电动机无级变速:通过能量回馈恒频控制可实现设备无级变速,且具有低速大转矩柔性起动特性。
8.多种运行方式:可以实现异步电机、同步电机和双馈变频调速电机等运行方式。
9.安装尺寸与国家现行交流异步电动机标准安装尺寸一致,无需改变安装基座而增加成本。
10.维护简单:只需定期对轴承进行润滑;变频控制器为低压设备,使用方便,操作简单。
11.占地小、容量小,维修费用低,对场地和运行人员要求低。

核心技术(绕线转子无刷双馈技术)

结构原理