CN100525069C - 少级多重增容型高中压变频调速集成装置 - Google Patents

Abstract

少级多重增容型高中压变频调速集成装置，由少级多重高/中/低压变压器(HMLT)、少级多重低中压变频器(LMF)、利用6～10kV普通高压电动机(HM)通过变换其定子绕组接线结构及线圈绝缘结构改制成2.3～6kV增容型中压变频调速电动机(MM)，以及中压变频/工频切换开关(MW1和MW2)所集成。其特征在于：HMLT带有升压变频增容结构和中压工频供电结构；MM采用普通高压电动机铁心结构，定子绕组采用中压绝缘结构，非负载端轴承采用绝缘结构，在保持其磁通密度和电流密度不变前提下，可增容1～3个标准功率等级；LMF采用3～5级变频单元，在保持其额定电流不变前提下，可增容0.5～2个标准功率等级。

Description

少级多重增容型高中压变频调速集成装置

技术领域

本发明涉及高压电动机，尤其是一种适宜于高压电动机节能节材的少级多重增容型高中压变频调速集成装置。

背景技术

按照有关规定：10kV及以上的电压称为高压；10kV以下至1kV称为中压，1kV以下称为低压。而人们习惯地将3kV、6kV和10kV电压统称为高压，电机厂家统称3～10kV电动机为高压电动机，变频器厂家统称3～10kV变频装置为高压变频器。

按照设计规范规定，200kW以上电动机，建议采用高压电动机。这是因为采用高压制式可以显著降低输电损耗。另则，同等容量的高压电动机的启动电流与额定电流之比明显小于低压电动机，而启动转矩与额定转矩之比则明显大于低压电动机；高压电动机采用高等级绝缘，过载能力强，皮实耐用，使用寿命长，在我国诸多领域大量应用。

我国各种电动机的总耗电量约占全国总消费电量的60％以上，其中，高压电动机与低压电动机对比，数量(台数)比例约为20％∶80％，容量(功率)比例约为60％∶40％。近年来，我国每年总消费电量已突破20000亿kW·h，如按电动机的耗电量占全国总消费电量的60％、高压电动机的耗电量占电动机耗电量的60％、可改造率暂按30％、微观(单台)节电率仅按30％预测，全国宏观年节电能力可达：20000亿kW·h×60％×60％×30％×30％＝648亿kW·h。相当于新建100万kW机组、年均运行5000小时的大型发电厂20座！综合电价若按平均0.5元/kW·h计算，我国宏观年节电价值可达：0.5元/kW·h×648亿kW·h/a＝324亿元。

1997年颁布的《中华人民共和国节约能源法》第三十九条第(二)已明确规定“发展电机调速节电和电力电子节电技术”。其中，电力电子节电技术的核心就是变频技术，变频调速技术则将电机调速节电技术与电力电子节电技术融为一体。特别是高压电动机变频调速节电技术，已经成为我国节能技术措施中的“重中之重”。

至今，已有的针对高压电动机所采用的变频调速技术方案主要有以下几种：

传统的高低高压型。它通过一台降压变压器先将高压工频电源变为低压工频电源提供给低压变频器，再将变频器输出的低压变频电源通过一台升压变压器变为高压变频电源，提供给高压电动机变频调速。其缺点是升压变压器如果采用普通硅钢片磁性材料，须加装输出滤波器，故成本高；若采用非晶态磁性材料，成本更高；无论哪一种升压变压器，在低频工况下运行，效率都低，功率因数亦低，占地面积大。

高高压型。它通过多支高压变频器件串联方式，实现高压频率直接转换。其缺点是多支高压器件串联采用传统的均压方式，可靠性差，故障多，造价高。

多级多重高低高压型。如图3所示，它通过一台特制的多线圈高/低压移相变压器，实施高压工频电源输入，多个低压不同电角度工频输出，经多级多重低高压变频器，将多个变频单元不同相位的低压变频电源叠加成多脉冲的三相高压变频电源，提供给普通高压电动机HM变频调速。

鉴于这种多级多重高低高压型变频装置的输出波形更接近于正弦，高次谐波电压和电流均较低，而且采用变压器移相输出线圈的均压方式，提高了串联高压器件的可靠性，因而得到了国内外用户的青睐，成为当今世界高压变频的主流方案之一，简称高压方案。但存在着以下缺憾：

(1)普通高压电动机效率低成本高。这是因为普通高压电动机HM的绝缘材料占据了定子铁心槽窗口2/3以上的空间，例如10kV等级的定子线圈至少要包扎12层云母带，相对压缩了导体的有效利用空间，导致槽满率(占空比)不足1/3。为了达到所需功率，势必加大槽窗口截面积，通常的设计原则是选择大号机座制造。而且，为了适应电网电压的升级，例如早期的3kV升为6kV，目前的6kV升至10kV，今后为了减少输电损耗，高压等级还会进一步升级。总之，高压电动机的额定电压越高，绝缘等级也就越高，机座号或者铁心长度序号越大，效率越低，功率因数亦低，能耗越大，材耗越大，体积越大，造价越高，运行越不经济。因此，基于低效率高成本的普通高压电动机的变频调速方案，必然走一条低效率高成本的技术路线。而且，高压电动机在高压高频脉冲下运行，受du/dt、di/dt影响，定子和转子损耗明显增加，当变频频率达到工频频率即满载运行时，电动机往往达不到标称额定功率，变频运行温升也明显高于工频工况。

(2)多线圈高/低压移相变压器效率低成本高。所用多线圈高/低压移相变压器HLT，虽然其输出线圈的电压属于低压等级，但线圈对地电压仍系高压范畴，而且数量庞大。例如10kV变频装置的变压器至少绕制24组输出线圈，高压绝缘材料占据了变压器铁心窗口的相当大的空间。而标准系列的干式变压器铁心窗口是装不下这么多的高压等级绝缘的低压线圈，势必加大铁心窗口尺寸才能制造这种特殊变压器，磁路冗长必然加大铁损，引线又多又长固然加大铜损，与节能型标准系列变压器对比，效率下降了3％～5％，制造成本增加了20％～30％。

(3)多级多重低高压变频器成本高。例如10kV多重化低高压变频器，至少得配置24个750V电压等级的变频单元，导致成本高。尤其是10kV、800kW以下，6kV、800kW以下的多级多重低高压变频器，因受变频单元最小功率限制，制造成本居高不下，功率越小，单位kW的成本越高。

(4)产生轴电压和轴电流，损害轴承。由于变频器输出的电压和电流并非是理想的平滑正弦波，而是由高载频多重脉冲电压和电流叠加包络合成的准正弦波，受其du/dt和di/dt影响，加上三相变频输出电压不平衡度高达3％左右，必然引起电动机的转子感生轴电压，通过两端轴承构成放电回路而产生轴电流，招致轴承噪音大，甚至过早损坏。

(5)变频单元越多，故障概率越大。众所周知，电子设备的故障概率取决于元器件的数量，这就是目前高压变频装置故障较多的主要根源之一。

(6)电压等级越高，整套设备体积越大。因为电压等级越高，高压电动机HM体积越大，多线圈高/低压移相变压器HLT体积越大，多级多重低高压变频装置LHF体积越大，于是，构成一个庞大的变频调速***，占地面积和空间都大。

前述几种方案都是基于高压电动机的变频调速技术方案。

而今，还有几种旨在淘汰普通高压电动机的变频调速技术方案。例如：

内反馈型。它是传统的串级调速方案的一种改良类型。无论内反馈，还是外反馈，都是基于绕线型电动机的变频调速方式。其缺点一是绕线型转子因其滑环和电刷维护麻烦，故障多；二是逆变器件晶闸管载频低，高次谐波大；况且，高压内反馈调速电机对比同等容量、同等电压等级的普通笼型电动机体积大，效率低，成本高，维护量大。

常规高低压型。采用变压器将高压工频电源降为低压压工频电源，用普通低压电动机取代普通高压电动机实施低压变频调速。因受低压电动机制造工艺条件所限，其标准系列最大容量一般不超过500kW；定子绕组采用低压等级绝缘，长期在高载波脉冲电压和高次谐波峰值电压下运行，必将加速绝缘老化，乃至发生击穿烧毁事故。况且，相同容量的高压电动机与低压电动机的底座尺寸亦不同，必须重打基础，更换对轮。如若改用低压变频调速电机，造价又昂贵。

还有两种利用普通高压电动机的高低压变频调速技术方案。例如：

面向高压电动机的高低压变频调速集成装置，由至少一侧绕组为延边三角形连接结构的降压变压器T、低压变频器LF、利用普通高压电动机HM通过绕组联结结构变化改制而成的特殊电压变频调速电动机HM′，以及变频/工频切换开关Ct、Cf、Cw所集成。其优点是，结构简单，效率高，功率因数高，可靠性高，谐波低，成本低，施工周期短。但仅仅通过改接线改压，往往定子绕组欠压而达不到电动机的标称额定功率。

增容型高低压变频调速集成装置，由提供低压大容量变频器LF合理升压增容的变压器T、容许过压10％～15％运行的低压大容量变频器LF、利用普通高压电动机通过变换其定子绕组接线结构及线圈绝缘结构改制而成的增容型低压变频调速电动机HM′，以及低压变频/工频切换开关Ct、Cf、Cw所集成，其特征在于增容型低压变频调速电动机HM′采用高压电动机铁心结构；定子绕组采用中压绝缘结构；定子绕组采用低压接线结构；低压大容量变频器LF采用输入电压补偿装置。其特点属于高低压变频调速技术方案。其优点是高效率、低成本、可提升普通高压电动机的额定功率1～3个标准等级、提升通用性变频器的额定功率0.5～2标准等级、适用低端功率范围宽等，成为当今高低压变频调速技术的主流方案。其缺点是：

(1)电流谐波较大。一般采用三相高压输入单副边6脉冲输出，电网侧电压总谐波，虽然远低于国家标准GB/T14549—93《电能质量公用电网谐波》的限定值4％，但其电流总谐波值高达30％以上，达不到IEEE519-1992标准规定的在电网短路电流小于20倍负载电流时谐波电流失真小于5％的要求；即使采用双副边12脉冲输出，其电流总谐波值仍有10％；采用三副边18脉冲输出，电流总谐波值小于5.5％，方能基本满足IEEE519-1992标准的限定值要求。

(2)运行电流大，电缆I²R功耗随之增加。尽管该方案效率高，电流I的增加值低于低/高电压的反比值，电缆电流密度取值低，电阻R的减少值大于高/低电压的正比值，但其I²R损耗仍占变频输出功率的2％～3％，约比高压变频电缆I²R损耗高1％～2％。当低压电缆导线截面积超过185mm²时，还将随之增加电缆费用。

(3)产生轴电压和轴电流，损害轴承。由于低压变频器输出的电压和电流也不是平滑的正弦波，而是由高载频脉冲电压和电流包络合成的准正弦波，受其du/dt和di/dt影响，加上三相变频输出电流不平衡度高达3％～5％，导致转子感生轴电压，通过两端轴承构成放电回路而产生轴电流，招致轴承噪音大，甚至过早损坏。

发明内容

本发明针对现有高压电动机变频调速方案之不足，提供一种少级多重增容型高中压变频调速集成装置，旨在解决前述多级多重高低高压型变频调速器存在的六个缺憾问题。

少级多重增容型高中压变频调速集成装置，由提供少级数多相位低压工频电源和中压工频电源的少线圈高/中/低压移相变压器HMLT、具有升压增容的少级多重低中压变频器LMF、利用6～10kV普通高压电动机HM通过变换其定子绕组接线结构及线圈绝缘结构而改制成的2.3～6kV增容型中压变频调速电动机MM，以及中压变频/工频切换开关W1和W2所集成，其特征在于少线圈高/中/低压移相变压器HMLT带有升压变频增容结构和中压工频供电结构；增容型中压变频调速电动机MM采用普通高压电动机HM的铁心结构，定子绕组采用中压等级绝缘结构，非负载端轴承采用绝缘结构；少级多重低中压变频器LMF采用3～5变频单元，并具有容许提升输入电压增容功能；三相高压输入6～10kV，高/中压比例为1：(1/√3～1/3)，低压匹配为690～750V。

附图说明

图1是本发明的少级多重增容型低中压变频调速集成装置电路原理图。图2是本发明增容型中压变频调速电动机非负载端轴承绝缘结构的截面图。图3是一种公知的多级多重高低高压型变频调速装置电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本技术方案作进一步详细说明。

针对图3公知的多级多重高低高压型变频调速装置的低效率高成本的多级多重高低高压变频技术路线，本技术方案采取高效率低成本的少级多重高中压变频技术路线，变六个弱点为六个优点。如图1所示，少级多重增容型高中压变频调速集成装置，由提供少级数多相位低压工频电源和中压工频电源的少线圈高/中/低压移相变压器HMLT、具有升压增容的少级多重低中压变频器LMF、利用6～10kV普通高压电动机HM通过变换其定子绕组接线结构及线圈绝缘结构而改制成的2.3～6kV增容型中压变频调速电动机MM，以及中压变频/工频切换开关W1和W2所集成，其特征在于少线圈高/中/低压移相变压器HMLT带有升压变频增容结构和中压工频供电结构；增容型中压变频调速电动机MM采用普通高压电动机的铁心结构，定子绕组采用中压等级绝缘结构，非负载端轴承采用绝缘结构；少级多重低中压变频器LMF采用3～5变频单元，并具有容许提升输入电压增容功能。三相高压输入6～10kV，高/中压比例为1：(1/√3～1/3)，低压匹配为690～750V。

其中，少线圈高/中/低压移相变压器HMLT，高压侧输入绕组采用延边三角形自耦式结构，一则为少级多重低中压变频器LMF提供适度升压增容电源，二则为变频器检修提供电动机中压工频电源，实施中压工频启动和工频运行，使用户无后顾之忧。调节延边三角形的内角与延边的比例，即可调节自耦式结构的变压比，内角的最大化即为三角形(Δ)接法，内角的最小化即为星形(Y)接法。高压侧输入三相6～10kV，高/中压自耦变压比为1：(1/√3～3)，低压侧输出为3～5组三相690～750V。

增容型中压变频调速电动机MM，定子铁心采用普通高压电动机的机座型号和铁心尺寸，定子线圈采用中压绝缘结构，定子绕组采用中压接线结构，出线盒采用中压等级结构。在原高压电动机磁通密度不变前提下，可增加其额定功率1～3个标准等级。其非负载端轴承采用绝缘结构，用以切断感生的轴电压和轴电流闭合回路，从而延长轴承的检修期和使用寿命。绝缘材料为机械强度高又耐电性能好的陶瓷、聚四氟乙烯、环氧玻璃丝布绝缘板等，绝缘厚度为0.3～3mm，强度高和轴径小者取低值，反之亦然。额定变频/工频电压为2300～6000V。

依据磁通Φ的基本公式：Φ＝U/4.44fTK

其中：Φ＝B×Sm；B—磁通密度；Sm—磁路截面积；U—电动机额定电压；T—导体匝数；

K—接线常数，普通高压电动机1路星(Y)接K为1，中压电动机1路角(Δ)接K为√3，2路角(Δ)接K为2√3。

为保持原高压电动机的磁通不变，导体匝数T将随电压UK成正比变化，导线截面积将随电压UK成反比变化。由于电动机的额定电压从6～10kV高压降到2.3～6kV中压，线圈绝缘随之减薄，腾出定子槽空间，为适度放大线规以此增加电动机容量创造有利条件。

少级多重低中压变频器LMF，变频单元的串联级数由10kV高压变频模式的≥8级，减少至3级，最多不超过5级。

依据谐波次数h的基本公式：h＝mn±1  式中：m—脉冲数；n—自然数。

如3级变频单元的脉冲数m为18，18±1为17和19，亦即，17次和19次及以下各次谐波都将得到有效抑制。

少级多重低中压变频器LMF额定工频输入电压为690-750V额定变频电压为2300～6000V，容许提升电压并增容5％～25％。在其额定电流不变前提下，通过提升变频单元输入电压可增加变频功率0.5～2个标准等级。变频单元实施1路串联Y形接线结构，在Y形的中点与地线之间接入一支电阻，形成高阻抗接地回路，以降低共模电流幅值，从而提高变频***的安全可靠性。

图2示出本发明增容型中压变频调速电动机非负载端盖与轴承之间的绝缘结构截面图。图中1为非负载端盖；2为轴承室定位螺栓；3为轴承外套绝缘；4为轴承止口绝缘，采用机械强度高又耐电性能好的陶瓷、聚四氟乙烯、环氧玻璃丝布绝缘板等，绝缘厚度为0.3～3mm，强度高和轴径小者取低值，反之亦然；5为轴承；6为绝缘结构的定位挡板；7为转子轴。绝缘结构绝缘材料置于轴承外套与非负载端盖之间，绝缘材料置于轴承外套与走位绝缘结构的挡板之间

本技术方案的技术经济特点

本发明与多级多重高低高压型变频装置对比，在结构原理方面，两者都采用普通高压电动机，但前者改用中压绝缘结构、中压接线结构、轴承绝缘结构，而后者电机原封未动；两者都采用降压移相变压器，但前者采用高/中/低压绕组结构，输入绕组为延边三角形自耦结构，输出绕组为少线圈移相结构，而后者为多线圈移相结构；两者都采用多重化变频器结构，但前者为少级多重高压结构，而后者为多级多重中压结构。

在经济效益方面，两者均具高次谐波电压和谐波电流低、变压器移相线圈均压可靠性高的两大优点，而且本发明独具以下特点：

(1)改制为高效率低成本的增容型中压变频调速电动机。普通高压电动机HM改制为增容型中压变频调速电动机MM后，绝缘材料只占据电动机定子铁心槽窗口1/2以下，例如3kV等级的定子线圈只要包扎4层云母带，仅为10kV等级的定子线圈云母层的1/3，相对增加了导体的有效利用空间，使槽满率(占空比)达到1/2以上。在保持原高压电动机磁通密度和电流密度不变前提下，可提高其额定输出功率1～3个标准等级。

表1列出原10kV、800kW普通高压电动机HM改制为6kV增容型中压变频调速电动机MM的对比数据。其功率增加了两个标准等级。

表2列出原6kV、300kW普通高压电动机HM改制为3kV增容型中压变频调速电动机MM的对比数据。其额定输出功率也增加了两个标准等级。

表1和表2适宜于现场普通高压电动机HM实施变频调速技术改造项目，可达到增容节能等目的。表3和表4适宜于新建项目普通高压电动机HM变频调速工程，可达到增容节材等目的。

表3列出10kV、800kW普通高压电动机HM改用6kV增容型中压变频调速电动机MM的对比数据。其额定输出功率不变，可节省原材料7.53％，并可降低两个标准功率等级订购高压电动机，从而节省工程成本。

表4列出6kV、300kW普通高压电动机HM改用3kV增容型中压变频调速电动机MM的对比数据。其额定输出功率不变，可节省原材料14.93％。亦可降低两个标准功率等级订购高压电动机，以减少工程成本费用。

(2)采用高效率低成本的少线圈高/中/低压移相变压器。例如3kV高/低压移相变压器输出线圈只消配置9组，比10kV高/低压移相变压器减少了5/8，即减少了绝缘材料占据的铁心窗口空间，缩短了磁路长度，从而降低了铁损，引线也少了故降低了铜损，效率提高了2％～3％，制造成本降低了10％～20％。

(3)采用少单元低成本的少级多重低中压变频调速集成装置。例如690V/3kV低中压变频器，只需配置9个690V电压等级的变频单元模块，比750V/10kV低高压变频器24个750V电压等级的变频单元减少了5/8，从而降低变频单元成本5/8。在其额定电流不变前提下，通过适度提升变频单元输入电压可增加额定功率0.5～2个标准等级。由于采用少单元结构，功率越小，单位kW的成本越低。例如3级多重低中压型变频器，比8级多重化低高压型变频器成本减少3/8，比5级多重化低高压型变频器成本减少3/5。随着制造成本的下降，可将变频装置的低端功率规格延伸至200kW。

(4)采用轴承绝缘结构，延长轴承使用寿命。增容型中压变频调速电动机MM在变频过程中也不可避免地产生轴电压，是通过轴承绝缘结构予以隔离之。鉴于双轴承都采取绝缘结构成本高，只消在非负载端盖即后端盖与轴承之间加绝缘结构，既可隔离轴电压和轴电流，并能延长两端轴承的检修期和使用寿命。

(5)变频单元少，可靠性高。例如3kV变频单元的总数仅为10kV变频单元的3/8，故可有效降低其故障概率。

(6)整套设备体积轻小，便于运输和安装。增容型中压变频调速电动机MM比普通高压电动机HM要小1～3个机座号，少线圈高/中/低压移相变压器HMLT比多线圈高/低压移相变压器HLT体积小，少级多重低中压变频器LMF比多级多重低高压变频器LHF体积又小，构成一个轻型变频调速***，总占地面积小得多。

表5列出10kV、1600kVA多级多重高低高压型变频装置与6kV、1600kVA少级多重高中压型变频调速集成装置的对比数据。其中，可增容5％，减少体积13.73％，减轻重量10％。

表6列出10kV、1600kVA多级多重高低高压型变频装置与3kV、1600kVA少级多重高中压型变频调速集成装置的对比数据。其中，增容率为15.5％(采用750V变频单元可达25％)，减少体积29.41％，减轻重量20％。

表7列出6kV、1600kVA多级多重高低高压型变频装置与3kV、1600kVA少级多重高中压型变频调速集成装置的对比数据。其中，增容率为15.5％(采用750V变频单元可达25％)，减少体积29.41％，减轻重量20％。

综上，本发明比多级多重高低高压型变频装置可提高效率3％～5％，降低成本10％～20％。

本发明与增容型高低压变频调速集成装置对比，在结构原理方面，两者都利用普通高压电动机改为中压绝缘结构，但前者采用中压接线结构、轴承绝缘结构，而后者仅采用低压接线结构；前者采用高/中/低压移相而后者为高/低压结构，而后者为高/低压分离而后者为高/低压结构；前者采用多脉冲中压变频器，而后者为少脉冲低压变频器。

在经济效益方面，两者均可高效率、低成本、提升普通高压电动机的额定功率1～3个标准等级、提升通用性变频器的额定功率0.5～2标准等级、适用低端功率范围宽等特点，而且，还独有以下特点：

(1)电压总谐波低和电流总谐波均低。仅3级多重增容型高中压变频调速集成装置，即等效于三副边18脉冲的增容型高低压变频调速集成装置的效果，电流总谐波值小于5.5％，基本上能满足IEEE519-1992标准的限定值要求。

(2)运行电流较小，电缆I²R功耗及其成本均较低。

总之，本发明集成了当今高压和高低压两大主流变频调速技术方案的优点，弥补了各自的缺点，具有更广泛的应用前景。

(3)非负载端轴承采用绝缘结构，延长轴承使用寿命。在非负载端盖即后端盖与轴承之间加绝缘结构，以隔离轴电压和轴电流，从而延长两端轴承的检修期和使用寿命。

本装置技术规格：输入电压：3相6～10kV±2.5％～±5％；输出功率：200～5600kW；

增容等级：普通高压电动机可提高1～3个标准功率等级，少级多重低中压变频器可提高0.5～2个标准功率等级；输出频率：0～55Hz；效率：≥96％；功率因数：≥0.96；

电压总谐波：<1.4％(国家标准GB/T14549—93《电能质量公用电网谐波》限定值为4％)；

电流总谐波：<5.6％(国家标准GB/T14549—93《电能质量公用电网谐波》无限定值；基本满足IEEE519-1992标准规定在电网短路电流小于20倍负载电流时谐波电流失真度小于5％的要求)；启动模式：变频软启动/工频启动；变频运行模式：变频/工频切换，手控/自控切换；

控制接口：为PLC、DCS、FCS等控制***预留模拟和数字接口。

本装置应用领域

(1)电厂及热电厂的鼓风机(即送风机)、引风机(即吸风机)、排粉机、给水泵、循环水泵、冷凝水泵、灰渣泵等。

(2)冶金行业的供水厂供水泵、尾渣泵、炼钢炉及除尘器引风机、中大型输油泵、中大型压缩机等。

(3)石油、化工行业的供水泵、输油泵、注水泵、供水泵、加压泵等。

(4)采矿行业的主扇、中大型供水泵、提升机等。

(5)机械行业的中大型试验台、运输机等。

(6)自来水行业的中大型供水泵。

(7)建材行业的中大型引(吸)风机。

(8)交通行业的机动船和机车变频技术改造。

表1

 

电动机类型对比	机座号	电压(kV)	功率(kW)	效率(％)	功率因数(cosφ)	重量(kg)
							普通高压型	Y5603-8	10	800	94.7	0.82	5860
增容中压型	Y5603-8	6	1000	94.9	0.84	5850

表2

 

电动机类型对比	机座号	电压(kV)	功率(kW)	效率(％)	转数(r/min)	重量(kg)
							普通高压型	JS138-4	6	300	91.5	1470	2210
增容中压型	JS138-4	3	410	93	1470	2200

表3

 

电动机类型对比	机座号	电压(kV)	功率(kW)	效率(％)	功率因数(cosφ)	重量(kg)
							普通高压型	Y5603-8	10	800	94.7	0.82	5860
增容中压型	Y5601-8	6	800	94.7	0.84	5400

表4

 

电动机类型对比	机座号	电压(kV)	功率(kW)	效率(％)	冷却空气量(m<sup>3</sup>/s)	重量(kg)
							普通高压型	JS138-4	6	300	91.5	1.5	2210
增容中压型	JS136-4	3	300	92	1.3	1880

表5

 

变频调速装置类型对比	容量(kVA)	变压器(kV)	变频器(级数/脉冲)	体积(长×高×深mm)	重量(kg)
						多级多重高低高压型	1600	10/0.758×3组	8/48	5100×2200×1200	8000
少级多重增容高中压型	1600	10/6/0.755×3组	5/30	4400×2200×1200	7200

表6

 

变频调速装置类型对比	容量(kVA)	变压器(kV)	变频器(级数/脉冲)	体积(长×高×深mm)	重量(kg)
						多级多重高低高压型	1600	10/0.758×3组	8/48	5100×2200×1200	8000
少级多重增容高中压型	1600	10/6/0.693×3组	3/18	3600×2200×1200	6400

表7

 

变频调速装置类型对比	容量(kVA)	变压器(kV)	变频器(级数/脉冲)	体积(长×高×深mm)	重量(kg)
						多级多重高低高压型	1600	10/0.755×3组	5/30	4400×2200×1200	7200
少级多重增容高中压型	1600	10/6/0.693×3组	3/18	3600×2200×1200	6400

Claims (4)

1、少级多重增容型高中压变频调速集成装置，由提供少级数多相位低压工频电源和中压工频电源的少线圈高/中/低压移相变压器(HMLT)、具有升压增容的少级多重低中压变频器(LMF)、利用6～10kV普通高压电动机(HM)通过变换其定子绕组接线结构及线圈绝缘结构而改制成的2.3～6kV增容型中压变频调速电动机(MM)，以及中压变频/工频切换开关(MW1和MW2)所集成，其特征在于少线圈高/中/低压移相变压器(HMLT)带有升压变频增容结构和中压工频供电结构；增容型中压变频调速电动机(MM)采用普通高压电动机(HM)的铁心结构，定子绕组采用中压等级绝缘结构，非负载端轴承采用绝缘结构；少级多重低中压变频器(LMF)采用3～5级变频单元，并具有容许提升输入电压增容功能；三相高压输入6～10kV，高/中压比例为1：(1/√3～1/3)，低压匹配为690～750V。

2、根据权利要求1所述的少级多重增容型高中压变频调速集成装置，其特征在于少线圈高/中/低压移相变压器(HMLT)，高压侧输入绕组采用延边三角形自耦式结构，通过调节其内角与延边的线圈比例，为少级多重低中压变频器(LMF)提供适度升压增容电源，为增容型中压变频调速电动机(MM)实施变频/工频切换提供中压工频电源；高压侧输入三相6～10kV，高/中压自耦变压比为1：(1/√3～3)，低压侧输出为3～5组三相690～750V。

3、根据权利要求1所述的少级多重增容型高中压变频调速集成装置，其特征在于增容型中压变频调速电动机(MM)，定子铁心采用普通高压电动机的机械和铁心结构，定子线圈采用中压绝缘结构，定子绕组采用中压接线结构，出线盒采用中压等级结构，非负载端轴承采用绝缘结构；绝缘材料为机械强度高又耐电性能好的陶瓷、聚四氟乙烯、环氧玻璃丝布绝缘板中的一种，绝缘厚度为0.3～3mm；额定变频/工频输入电压为2300～6000V。

4、根据权利要求1所述的少级多重增容型高中压变频调速集成装置，其特征在于少级多重低中压变频器(LMF)采用3～5级变频单元，并具有提升其输入电压增容功能；额定工频输入电压为690～750

额定变频输出电压为2300～6000V，容许提升电压并增容5％～25％。

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