【摘要】本文介紹一種新式智能型電機(jī)無(wú)功補(bǔ)償裝置，這種補(bǔ)償器采用單片機(jī)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)跟蹤，自動(dòng)補(bǔ)償以達(dá)到提高電機(jī)功率因數(shù)，降低電機(jī)定子電流、電機(jī)溫升等目的。
關(guān)鍵詞：測(cè)量 跟蹤 補(bǔ)償 相位

1．概述

     眾所周知，靜止式進(jìn)相器是一種智能型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，它具有自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償、靜止無(wú)環(huán)流、操作簡(jiǎn)單、免維護(hù)等許多優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)代替代旋轉(zhuǎn)式進(jìn)相機(jī)的理想產(chǎn)品。它的補(bǔ)償原理和電容補(bǔ)償相比有著本質(zhì)上的區(qū)別。電容補(bǔ)償是在電機(jī)定子的前端并聯(lián)電容器C，以吸收電機(jī)感性電阻造成的無(wú)功功率。它只能改變電容至電網(wǎng)等線(xiàn)路上的電流與電壓的功率因數(shù)角，也就是說(shuō)只能提高線(xiàn)路上的功率因數(shù)。而進(jìn)相器卻是一種能夠改變電機(jī)本身功率因數(shù)的補(bǔ)償裝置。它是由單片機(jī)控制把50HZ交流電通過(guò)交交變頻給電機(jī)轉(zhuǎn)子中附加一個(gè)與轉(zhuǎn)子同頻率的電勢(shì)Uf來(lái)改變轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)，從而達(dá)到改變電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)子回路中的。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)采集轉(zhuǎn)子電流和同步電壓信號(hào)，經(jīng)微處理器CPU處理后給可控硅發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，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(shì)疊加在電機(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(guò)磁場(chǎng)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。這種方式，可使電機(jī)功率因數(shù)提高到0.98以上，無(wú)功功率降低60%以上；降低電機(jī)定子電流10%～20%，降低線(xiàn)損、銅損20%-30%；電機(jī)溫升顯著降低，效率及過(guò)載能力大大提高，電機(jī)使用壽命延長(zhǎng)。
     它的工作過(guò)程如下：
     當(dāng)電機(jī)起動(dòng)前，先給進(jìn)相器送上控制電源，通過(guò)轉(zhuǎn)換接觸器把電機(jī)轉(zhuǎn)子接到起動(dòng)器上，當(dāng)電機(jī)起動(dòng)完畢，給進(jìn)相器一個(gè)信號(hào)此時(shí)微控制單元開(kāi)始工作，此時(shí)按下進(jìn)相按鈕，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)把電機(jī)轉(zhuǎn)子接入到可控硅變頻器，通過(guò)附加電勢(shì)的疊加來(lái)改變電機(jī)的功率因數(shù)。為了保護(hù)可控硅，吸收通斷時(shí)的峰值電壓，可控硅的陽(yáng)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(duì)于軋鋼機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)有鋼料通過(guò)時(shí)，電機(jī)處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，所以在選配進(jìn)相器時(shí)，最好按常規(guī)負(fù)荷的高一級(jí)來(lái)選配。從前面的介紹中我們可知道，進(jìn)相器主要是給電機(jī)轉(zhuǎn)子施加一個(gè)同頻率的電動(dòng)勢(shì)，所以進(jìn)相器的選擇不但要考慮電機(jī)的功率而且還要考慮電機(jī)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(jī)構(gòu)，為了保護(hù)電機(jī)避免電機(jī)轉(zhuǎn)子開(kāi)路，進(jìn)相器KM1接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)串入電機(jī)一次開(kāi)關(guān)柜合閘回路中與電機(jī)一次開(kāi)關(guān)柜相互聯(lián)鎖，進(jìn)相器不合閘時(shí)KM1不吸合，主機(jī)不能起動(dòng)；如果進(jìn)相器出了故障，則CPU能自動(dòng)發(fā)出退相指令使進(jìn)相器退相，當(dāng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，則進(jìn)相器內(nèi)的KM1、KM2就會(huì)出現(xiàn)吸合或同時(shí)斷開(kāi)的現(xiàn)象，此時(shí)通過(guò)KM1、KM2常閉觸點(diǎn)串聯(lián)后并入電機(jī)一次開(kāi)關(guān)柜的分閘回路中，通過(guò)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(dòng)器的轉(zhuǎn)子星點(diǎn)短接接觸器KM10的常開(kāi)觸點(diǎn)串入進(jìn)相器的進(jìn)相回路中，電機(jī)起動(dòng)完畢前，KM10不吸合，進(jìn)相器就不能進(jìn)相，電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊電流就不會(huì)對(duì)晶閘管造成損壞。當(dāng)電機(jī)起動(dòng)完畢后，投入進(jìn)相器，如果電機(jī)定子電流下降、COSø上升就說(shuō)明補(bǔ)償相序正確，反之如果進(jìn)相后電機(jī)定了電流沒(méi)有下降而是上升，COSø下降則說(shuō)明進(jìn)相器采樣信號(hào)與補(bǔ)償相序正好相反，此時(shí)調(diào)整電壓的取樣信號(hào)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(duì)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(yùn)行過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查冷卻風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況。當(dāng)進(jìn)相器出現(xiàn)故障時(shí)，最好是按照廠家提供的原理圖采用排除法來(lái)來(lái)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(shí)，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(shí)例
     福建福安昌順軋鋼廠于2002年7月份選用一臺(tái)WP5－600G型高壓靜止式進(jìn)相器，所配電機(jī)型號(hào)為YR630-10/1180，電機(jī)定子電壓 6KV，額定電流為 78A ，轉(zhuǎn)子開(kāi)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(jī)沒(méi)有負(fù)荷時(shí)運(yùn)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(guò)時(shí)電機(jī)運(yùn)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 。