【摘要】本文介紹一種新式智能型電機無功補償裝置，這種補償器采用單片機控制，能夠?qū)崿F(xiàn)自動跟蹤，自動補償以達(dá)到提高電機功率因數(shù)，降低電機定子電流、電機溫升等目的。
關(guān)鍵詞：測量 跟蹤 補償 相位

1．概述

     眾所周知，靜止式進(jìn)相器是一種智能型無功功率補償裝置，它具有自動跟蹤補償、靜止無環(huán)流、操作簡單、免維護(hù)等許多優(yōu)點，是當(dāng)代替代旋轉(zhuǎn)式進(jìn)相機的理想產(chǎn)品。它的補償原理和電容補償相比有著本質(zhì)上的區(qū)別。電容補償是在電機定子的前端并聯(lián)電容器C，以吸收電機感性電阻造成的無功功率。它只能改變電容至電網(wǎng)等線路上的電流與電壓的功率因數(shù)角，也就是說只能提高線路上的功率因數(shù)。而進(jìn)相器卻是一種能夠改變電機本身功率因數(shù)的補償裝置。它是由單片機控制把50HZ交流電通過交交變頻給電機轉(zhuǎn)子中附加一個與轉(zhuǎn)子同頻率的電勢Uf來改變轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)，從而達(dá)到改變電機定子的功率因數(shù)。  等效電路如圖一所示：

圖一  
2．控制原理

圖二
     從圖二可以看出ＷＰ系列靜止式進(jìn)相器是串接在電機轉(zhuǎn)子回路中的。當(dāng)電機運行時采集轉(zhuǎn)子電流和同步電壓信號，經(jīng)微處理器CPU處理后給可控硅發(fā)出觸發(fā)信號，由可控硅組成的交—交變頻器將工頻電源變?yōu)楹娃D(zhuǎn)子電流同頻率的電勢疊加在電機轉(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，最終使電機本身的功率因數(shù)得以提高，定子電流得以下降。這種方式，可使電機功率因數(shù)提高到0.98以上，無功功率降低60%以上；降低電機定子電流10%～20%，降低線損、銅損20%-30%；電機溫升顯著降低，效率及過載能力大大提高，電機使用壽命延長。
     它的工作過程如下：
     當(dāng)電機起動前，先給進(jìn)相器送上控制電源，通過轉(zhuǎn)換接觸器把電機轉(zhuǎn)子接到起動器上，當(dāng)電機起動完畢，給進(jìn)相器一個信號此時微控制單元開始工作，此時按下進(jìn)相按鈕，轉(zhuǎn)換機構(gòu)把電機轉(zhuǎn)子接入到可控硅變頻器，通過附加電勢的疊加來改變電機的功率因數(shù)。為了保護(hù)可控硅，吸收通斷時的峰值電壓，可控硅的陽極A和陰極K之間并聯(lián)有阻容串聯(lián)保護(hù)元件。

3．進(jìn)相器的選配和安裝調(diào)試

     我們知道，對于軋鋼機來說，當(dāng)有鋼料通過時，電機處于超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，所以在選配進(jìn)相器時，最好按常規(guī)負(fù)荷的高一級來選配。從前面的介紹中我們可知道，進(jìn)相器主要是給電機轉(zhuǎn)子施加一個同頻率的電動勢，所以進(jìn)相器的選擇不但要考慮電機的功率而且還要考慮電機的轉(zhuǎn)子額定電流的大小。
     如圖三所示，進(jìn)相器內(nèi)配有轉(zhuǎn)子回路轉(zhuǎn)換機構(gòu)，為了保護(hù)電機避免電機轉(zhuǎn)子開路，進(jìn)相器KM1接觸器的常開觸點串入電機一次開關(guān)柜合閘回路中與電機一次開關(guān)柜相互聯(lián)鎖，進(jìn)相器不合閘時KM1不吸合，主機不能起動；如果進(jìn)相器出了故障，則CPU能自動發(fā)出退相指令使進(jìn)相器退相，當(dāng)轉(zhuǎn)換機構(gòu)出現(xiàn)故障，則進(jìn)相器內(nèi)的KM1、KM2就會出現(xiàn)吸合或同時斷開的現(xiàn)象，此時通過KM1、KM2常閉觸點串聯(lián)后并入電機一次開關(guān)柜的分閘回路中，通過聯(lián)鎖使一次柜分閘。
     為了保護(hù)進(jìn)相器免受沖擊，把起動器的轉(zhuǎn)子星點短接接觸器KM10的常開觸點串入進(jìn)相器的進(jìn)相回路中，電機起動完畢前，KM10不吸合，進(jìn)相器就不能進(jìn)相，電機起動過程中產(chǎn)生的沖擊電流就不會對晶閘管造成損壞。當(dāng)電機起動完畢后，投入進(jìn)相器，如果電機定子電流下降、COSø上升就說明補償相序正確，反之如果進(jìn)相后電機定了電流沒有下降而是上升，COSø下降則說明進(jìn)相器采樣信號與補償相序正好相反，此時調(diào)整電壓的取樣信號相序就可。

圖三
4．進(jìn)相器的日常維護(hù)
     我們知道，軋鋼廠生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，灰塵較大，靜止式進(jìn)相器的可控硅又是采用的風(fēng)冷方式，所以灰塵就容易隨風(fēng)進(jìn)入進(jìn)相器內(nèi)對可控硅及CPU等各種元配件的性能產(chǎn)生很大的影響。因此，進(jìn)相器日常維護(hù)就必須定期清掃進(jìn)相器內(nèi)的灰塵，運行過程中應(yīng)經(jīng)常檢查冷卻風(fēng)機的運行狀況。當(dāng)進(jìn)相器出現(xiàn)故障時，最好是按照廠家提供的原理圖采用排除法來來一步步的確診。
     晶閘管是一種大功率的半導(dǎo)體元件，他的好壞直接影響到進(jìn)相器的工作性能，當(dāng)進(jìn)相器進(jìn)相工作時，我們可以檢查其A、K兩極的阻值是否在幾百千歐以上變化（阻容保元件造成）K、G兩極之間阻值是否幾十歐，且每相的幾只阻值基本相同。
5．應(yīng)用實例
     福建福安昌順軋鋼廠于2002年7月份選用一臺WP5－600G型高壓靜止式進(jìn)相器，所配電機型號為YR630-10/1180，電機定子電壓 6KV，額定電流為 78A ，轉(zhuǎn)子開路電壓為 781V，轉(zhuǎn)子額定電流為 500A ，額定功率因數(shù)為 0.8 ，當(dāng)電機沒有負(fù)荷時運行電流為 20A，功率因數(shù)為 <0.45 ，投入進(jìn)相后電流為 15A ，功率因數(shù)為 0.85 ；當(dāng)有鋼料通過時電機運行電流為150～200A，功率因數(shù)為0.9,   投入進(jìn)相后電流為 120～170A，功率因數(shù)為 ≈1 。