应急发电机用于势能负载的研究

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1、应急发电机用于势能负载的研究摘要：重点讨论了应急发电机在势能负载下发电机和电动机之间机电能量转换控制技术原理，并结合具体应用案例进行了分析，针对存在的问题给出了相应的控制策略。关键词：应急发电机绕线异步电机逆功率无功功率谐波ApplicationStudyoftheEmergencyGeneratorforthePotentialEnergyLoadAbstract：Thecontrolprincipalofthemachine-electricityenergyswitchoverbetweenthegeneratorandmotoroftheemengencygeneratorforap

2、otentialload.Aapplicationcaseisanalyzed,Theexistingproblemsandresolvingschemesarepresented。Keywords：emergencygeneratorasynchronousmotorwithaslipringreactivepowerreversepowerharmonic1引言应急发电机在工业中的应用十分普遍。在正常情况下，工业设备主要依靠市电电网供电；当市电由于故障等原因突然中断时。应急发电机立即自动起动，给关键段的运行设备供电，通过应急发电机的运行来保证关键设备的安全。对于风机、水泵类非势能负载，应

3、急发电机容量按实际负载的容量要求设计就可正常工作。然而，对提升机类势能负载，由于存在能量回馈，而回馈的能量如果不能被发电机供电的其它负载消耗。则会导致发电机逆功率而停机。达不到应急的目的。更有甚者，由于发电机为单机工作，在选择发电机的保护上，常常会忽略逆功率保护，此情况将导致发电机超速甚至损坏发电机。因此，对势能负载，应急发电机的设计需特别考虑能量回馈对发电机的影响。本文以一个应急发电机供电冶金钢包提升机负载的案例，来分析发电机在势能负载下机电能量转换的过程、存在的问题和解决的对策。2发电机在势能负载下机电能力转换过程对提升类势能负载，重物在下放过程中存在较大的势能，此能量有两种泄放途径，一

4、种是通过能耗制动的方式（“倒拉车”）消耗在电机转子内，另一种则通过回馈制动的方式反馈回供电端。对提升机类应用领域，为增加起动转矩，减小起动电流，电机通常选择绕线转子异步电机，通过改变转子电阻来改变启动转矩，比较粗的调节电机转速。在电机调速控制上，可采用不同的控制方式，对定位要求和动态响应要求不高的应用，如起闭机，通过减速齿轮和电阻切换即可满足要求。对定位要求不高和动态响应要求较高的应用、如冶金钢包的提放，则可采用调压调速装置、减速齿轮和电阻切换的控制方式，对定位要求和动态响应均要求较高的应用，如升船机，可采用变频调速装置、减速齿轮和鼠笼式异步电机的控制方式。不管采用哪种调速控制，当提升速度超

5、过电机同步速时，均存在能量回馈，对前两种控制方式，回馈能量只能通过电网消耗在其它负载上。对第三种方式，可通过变频器直流环节的泄能电阻消耗掉。对回馈电网的能量，在市电供电的情况下，电网容量足够大，足以被市电上的其他负载吸收，不会考虑回馈的能量对电网的冲击。而对发电机供电，提升机可能是唯一负载，回馈的能量需发电机消耗，使发电机运行于电动状态，因而会导致发电机超速或系统崩溃的情况。应采取相应的措施来保证系统安全、稳定地运行。图1为发电机在不同负载下的相量图，图2为发电机在空载和不同负载下电枢电流与励磁电流关系的V型图。图1发电机在不同负载相量图图2发电机V形曲线从图中可知，在负载转矩即有功功率保持

6、一定的情况时。随着励磁电流的减小，发电机将由输出滞后的无功功率变为输出超前的无功功率。即发电机此时吸收滞后的无功功率，需电网为其提供滞后的无功电流。与此相对应，图3给出了异步电机作为发电机运行的相量图。从图中可知，异步电机不论作为发电机运行，还是作为电动机运行,均需电网为其提供滞后的无功电流。因此，当由发电机-异步电机组成系统时，需考虑系统无功功率的流向，当某种原因导致发电机弱磁时，系统将因发电机和电动机均需无功功率而崩溃。对提升机类势能负载，在负载下放过程中，当电机转速低于同步速时，异步电机工作于电动状态，发电机输出滞后无功功率，系统正常工作；当电机转速高于同步速时，异步电机工作于发电状态

7、，此时，异步电机向发电机输出有功功率，即发电机工作在逆功率状态，此时发电机调速器将减小油门来试图保持发电机速度稳定，发电机调压器将减小励磁来试图保持发电机电压稳定。若逆功率的大小在发电机容许范围内，系统将稳定于某一逆功率状态而仍能稳定工作。若逆功率的大小超过发电机容许范围内，则可能存在两种情况。其一是如上分析，当调速器不足以克服逆功率，油门已调到最小位置，发电机转速升高，发电机调压器减小励磁而工作于弱励磁状态