一、前言
眾所周知，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以及脈沖調(diào)制技術(shù)和單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，使交流變頻技術(shù)開拓了節(jié)能降耗的新領(lǐng)域。萬洲電氣自主研發(fā)的WVP變負(fù)載進(jìn)相器也正是在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了兩者的完美結(jié)合，主要應(yīng)用在各工礦企業(yè)的大中型繞線電機(jī)上，成功的實(shí)現(xiàn)了大中型繞線式異步電動機(jī)的節(jié)能降耗，大大降低了電機(jī)的無功損耗，最重要的功能特點(diǎn)是滿足在變負(fù)載工況的無功補(bǔ)償要求，完全適用于突變式負(fù)載場合，具有傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置無法比擬的優(yōu)勢，目前在鋼廠、木業(yè)、糖業(yè)、礦山等行業(yè)已經(jīng)取得了很好的使用效果。
二、負(fù)載特點(diǎn)
在我國，各大中型企業(yè)中所使用的大中型繞線式異步電動機(jī)拖動的負(fù)載并不是恒定的，負(fù)載變化十分復(fù)雜，并且還存在突變式負(fù)載的情況，例如鋼廠的軋鋼機(jī)、穿孔機(jī)，木業(yè)的熱磨機(jī)，糖業(yè)的撕解機(jī)以及礦業(yè)的破碎機(jī)等均屬于變化性負(fù)載。同時這些感性負(fù)載所引起的無功損耗也是不容忽視的，在選擇一個最可行、最有效無功補(bǔ)償方案時，首先要考慮的是要滿足該補(bǔ)償對象的負(fù)載特點(diǎn)。上述負(fù)載具有以下特點(diǎn)：
1、電機(jī)載荷的有效率只有50％～80％。即，鋼廠的軋機(jī)和穿孔機(jī)有一半的時間處于空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，甚至運(yùn)轉(zhuǎn)率會更低；木業(yè)廠的熱磨機(jī)即使是在滿負(fù)荷運(yùn)行，但電機(jī)的負(fù)荷并不是額定的（電機(jī)選型配置大）。這就要求補(bǔ)償裝置能夠在電機(jī)輕載或空載時提供精確的無功補(bǔ)償量。
2、負(fù)載變化頻繁、且變化量大。要求補(bǔ)償裝置能夠判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時的狀態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)動態(tài)補(bǔ)償。
三、WVP變負(fù)載進(jìn)相器與普通靜止式進(jìn)相器的區(qū)別
1、應(yīng)用場所不同
WVP進(jìn)相器適用于變負(fù)載的場合，尤其是突變式負(fù)載；普通靜止式進(jìn)相器只適用于恒負(fù)載或者負(fù)載變化量不大的場合
2、工作控制原理不同
普通的靜止式進(jìn)相器是通過轉(zhuǎn)子電流傳感器采集轉(zhuǎn)子電流信號及工頻電壓提供的同步信號經(jīng)過單片機(jī)的處理后對電機(jī)進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償；WVP進(jìn)相器在普通靜止式進(jìn)相器的基礎(chǔ)上增加了電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)判斷功能，通過單片機(jī)對電機(jī)電流的實(shí)時監(jiān)控實(shí)現(xiàn)動態(tài)補(bǔ)償。
WVP變負(fù)載進(jìn)相器優(yōu)化整合了普通靜止式進(jìn)相器的所有功能和優(yōu)點(diǎn)，只需通過簡單的參數(shù)設(shè)置即可進(jìn)行兩種工作狀態(tài)的自由切換。也可以這樣說，WVP變負(fù)載進(jìn)相器適用于所有負(fù)載類型的繞線式電機(jī)的無功補(bǔ)償。
四、WVP進(jìn)相器的工作原理
WVP變負(fù)載進(jìn)相器是串接在電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行進(jìn)相時，進(jìn)相器通過轉(zhuǎn)子電流傳感器采集到的轉(zhuǎn)子電流信號及工頻電壓提供的同步信號經(jīng)過單片機(jī)的處理，適時發(fā)出觸發(fā)指令經(jīng)過觸發(fā)板的放大，控制由12只晶閘管組成的交—交變頻裝置，將工頻電源變?yōu)楹娃D(zhuǎn)子電流同頻率，并且相位超前的電勢疊加到電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，改變轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)子電壓的相位關(guān)系，通過磁場進(jìn)而改變電機(jī)定子電流與定子電壓的相位關(guān)系，減小功率因數(shù)角，最終使電機(jī)本身的功率因數(shù)得以提高，定子電流得以下降，達(dá)到對電機(jī)補(bǔ)償?shù)哪康摹Ｍ瑫r單片機(jī)對電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行跟蹤，自動調(diào)整補(bǔ)償量實(shí)現(xiàn)動態(tài)補(bǔ)償。
WVP變負(fù)載進(jìn)相器性能特點(diǎn)：
1、采用先進(jìn)的交交變頻技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)，可靠性高；
2、可使電機(jī)功率因數(shù)提高到0.95～0.99之間的范圍，無功功率降低60%以上；
3、降低電機(jī)定子電流10%～20%，降低線損、銅損20%-30%；
4、電機(jī)溫升顯著降低，效率及過載能力大大提高，電機(jī)使用壽命延長；
5、補(bǔ)償性能遠(yuǎn)優(yōu)于電容補(bǔ)償：不只是提高了線路的功率因數(shù)，更重要的是提高了電機(jī)本身的功率因數(shù)；
6、綜合性能優(yōu)于旋轉(zhuǎn)式進(jìn)相機(jī)：微機(jī)控制，可自動跟蹤電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變化并自動調(diào)整相關(guān)參數(shù)使補(bǔ)償效果最佳；無轉(zhuǎn)動部件，適應(yīng)環(huán)境的能力更強(qiáng)；
7、自動跟蹤電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的變化并自動調(diào)整相關(guān)參數(shù)達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果，是普通靜止式進(jìn)相器無法做到的。
五、WVP變負(fù)載進(jìn)相器典型實(shí)例應(yīng)用
木業(yè)熱磨機(jī)上的應(yīng)用
湖南某人造板廠，年產(chǎn)中密度板5萬方。廠內(nèi)配電系統(tǒng)簡介和系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀概述：
采用一路10KV電源供電，10KV高壓側(cè)負(fù)載是一臺1400KW的繞線式三相異步電動機(jī)和一臺2500KVA的變壓器（變比10/0.4KV，為廠內(nèi)所有低壓用電設(shè)備提供電力），變壓器低壓側(cè)使用了低壓電容集中補(bǔ)償，采用自動投切方式，基本保證整個變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)在0.92左右。
高壓電機(jī)是廠內(nèi)的最主要用電設(shè)備，正常生產(chǎn)的情況下高壓電機(jī)的運(yùn)行電流最高在70A左右，負(fù)載率不到額定功率的80％，如遇新?lián)Q熱磨機(jī)磨片則電機(jī)運(yùn)行電流會減小到60A左右。在某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)備有問題時，可能會停止對熱磨機(jī)的投料，電機(jī)完全處于輕載運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行電流20A。由于電機(jī)長期處于輕載或欠載運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致電機(jī)自身的平均功率因數(shù)很低，無功消耗增加，從而影響到廠內(nèi)整個供電系統(tǒng)的功率因數(shù)只在0.80～0.85之間（和當(dāng)月的電機(jī)利用率密切相關(guān)），由于功率因數(shù)低于供電部門要求的最低0.90的標(biāo)準(zhǔn)，所以每月存在電力罰款。
附： 高壓電機(jī)參數(shù)
型號YRSK630-4 額定功率1400KW 額定電壓10KV
額定電流 95.3A 轉(zhuǎn)子開路電壓1590V 額定功率因數(shù)0.89
轉(zhuǎn)子額定電流535A 額定轉(zhuǎn)速1487r/min
2007年3月17日從萬洲電氣購買了一臺WVP2－1000G變負(fù)載進(jìn)相器，5月7日調(diào)試正常投入運(yùn)行。
使電機(jī)分別處于輕載與正常帶載兩種狀態(tài)，測量在投入進(jìn)相器前后的電機(jī)運(yùn)行參數(shù)如下表：
|
狀態(tài) |
電機(jī)運(yùn)行電流 |
電機(jī)的功率因數(shù) |
電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) |
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進(jìn)相前 |
20A |
0.5以下 |
輕 載 |
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進(jìn)相后 |
5A |
0.96 |
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進(jìn)相前 |
65A |
0.84 |
重 載 |
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進(jìn)相后 |
56A |
0.99 |
進(jìn)相情況下，通過調(diào)整熱磨機(jī)進(jìn)料螺旋的速度來控制電機(jī)的負(fù)載電流在20A～65A之間變化，進(jìn)相器始終保持最佳的補(bǔ)償效果，一直使電機(jī)的功率因數(shù)達(dá)到0.95以上，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)的補(bǔ)償。進(jìn)而使全廠的功率因數(shù)由以前的0.80～0.85提高到0.91～0.93，徹底解決了電力罰款問題。
