交直流调速系统比较

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一、直流调速方案:

1、直流电机及控制系统的优缺点:

◇调速性能好、调速范围广,易于平滑调节

◇起动、制动转矩大,易于快速起动、停车

◇过载能力强、能承受较频繁的冲击负荷

◇线路简单、控制方便、

◇电控系统总体造价(包括直流电机及其配套的直流调速装置)相对较低,设计、制造、调试周期短

◇国内外控制方案成熟、工程应用广泛

虽然直流传动有以上诸多优点,但仍有不足之处,主要表现在:

◆由于采用相控整流技术,在晶闸管换向时会产生谐波,污染电网,须对谐波进行治理

◆在低速启动时,因为晶闸管导通角α,导致功率因数较低,无功分量较大,须对功率因数进行补偿

◆与同容量、转速的交流电机相比,直流电机的造价高、体积大、重量重、转动惯量大

◆日常维护量大,须定期检查、更换炭刷,整流子表面保养

◆由于换向的限制,在结构发展上欲制造大容量、高电压及高转速的直流电机工艺上比较困难。现阶段直流电机单机容量最大只能达到11000kw左右,电压也只能做到1200V左右,这样一些大容量的不得不做成双电机、三电机甚至四电机结构,直接影响了直流电机的广泛应用,发展交流变频势在必行

3、直流调速方案所需的配套设备:

1)谐波治理:

由于直流调速控制原理采用的是相控整流技术,避免不了对电网产生谐波污染,高次谐波不仅对电网质量造成影响。最直接的表现可能使变压器、电缆、电动机发热、破坏绝缘,更有甚者可能会影响电气设备的使用寿命,造成不安全隐患。

2)功率因数补偿设备:

因直流电机在低速启动时,要求的晶闸管导通角α较大,导致功率因数较低(cosα),无功分量较大,须对功率因数进行补偿,否则当

地供电部门将进行罚款!

2)变压器:

为了解决直流电机在咬钢时的负荷冲击、及其自身控制方面的要求,相对应的变压器容量要求是电动机容量的1.5-1.6倍进行选定(较交流变频方案大20-30%左右),造成此部分投资的增加。

另外直流电机的日常维护量较大,需定期对电机清扫、更换碳刷,运行、维护和人工成本较高。

二、交流调速方案:

1、交流变频电机及控制系统的优缺点:

同时随着自动控制理论的发展,特别是矢量控制技术在工程上的成熟应用,为改善交流传动系统的性能提供了一种新的、有效的控制方法,采用矢量控制的交流调速装置,其控制性能可与晶闸管直流调速系统相媲美。

优点:

◇交流电机结构简单,便于日常维护

◇交流电机坚固耐用、重量轻、GD2小,需要动态响应高的场合(精密、高速控制)时优势显著

◇调速的动态性能好,经济可靠

◇功率因数高、谐波小;电机效率高、节能效果好(相比直流综合节电率在15-25%)

虽然交流调速传动有优点,但它也存在以下不足之处有待提高:

◆线路复杂,控制难度大

◆交流变频调速装置初期投入成本略高

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