水泵的电机与变频

发布于：2023-02-03 11:19:03 来自：给排水工程/中水处理回用 [复制转发]

1.水泵电机

极是发电机转子在转子线圈通入励磁电流后形成的磁极，也就是转子每转一圈在定子的线圈一匝中能干应形成几个周期电流不同的级数要产生50Hz电势就需要不同的转速。50Hz*60s/min = 3000除以级数就是电机每分钟转的圈数。级数反应电动机的同步转速，2级同步转速是3000r/min，4级同步转速是1500r/min，6级同步转速是1000r/min，8级同步转速是750r/min，简单理解为：2级是3000转，4级除以2，6级除以3，8级除以4。级数越多，转速越低，扭矩越大。通常而言，MBR产水泵采用4级，6级电机较多。

转差率S是异步电动机的一个重要参数，其大小可反映异步电动机的各种运行情况和转速的高低。异步电动机负载越大，转速就越低，其转差率就越大；反之，负载越小，转速就越高，其转差率就越小。异步电动机带额定负载时，其额定转速很接近同步转速，因此转差率很小，一般为0.01～0.06。

2.同步电机与异步电机区别

为什么会同步，为什么会不同步呢

同步电机和异步电机的定子绕组是相同的，主要区别在于转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组，所以需要外加励磁电源，通过滑环引入电流；而异步电机的转子是短路的绕组，靠电磁感应产生电流。相比之下，同步电机较复杂，造价高。

同步和异步电机均属交流动力电机，是靠50Hz交流电网供电而转动。异步电机是定子送入交流电，产生旋转磁场，而转子受感应而产生磁场，这样两磁场作用，使得转子跟着定子的旋转磁场而转动。其中转子比定子旋转磁场慢，有个转差，不同步所以称为异步机。而同步电机定子与异步电机相同，但其转子是人为加入直流电形成不变磁场，这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步，始称同步电机。

简单的说就是：异步电机的转子上没加直流励磁电流，同步电机的转子上加了一个直流励磁电流使转子的转速与定子与转子切割产生的磁场转速一致。

三、同步发电机转子为什么要通入直流励磁电流，而不通入交流励磁电流

按工频50HZ考虑，转子通入直流励磁电流，可在定子绕组中感应出50HZ电势。

转子通入交流励磁电流后，可分解为正向与反向两个旋转磁场，正向旋转磁场旋转速度与转子旋转速度迭加，在定子绕组中感应出100HZ电势；反向旋转磁场旋转速度与转子旋转速度抵消，与定子绕组相对静止，不产生电势，但定子磁通中出现直流分量，可能饱和。

四、同步电机和异步电机怎么选择（从功能和用途上区分）

①同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。同步电机可以通过励磁灵活调节输入侧的电压和电流相位，即功率因数；异步电机的功率因数不可调，一般在之间，因此在一些大的工厂，异步电机应用较多时，可附加一台同步电机做调相机用，用来调节工厂与电网接口处的功率因数。但是，由于同步电机造价高，维护工作量大，现在一般都采用电容补偿功率因数。

②同步电机效率较异步电机稍高，在2000KW以上的电动机选型时，一般要考虑是否选用同步电机。但是，同步机因为有励磁绕组和滑环，需要操作工人有较高的水平来控制励磁，另外，比起异步电机的免维护来，维护工作量较大；所以，现在2500KW以下的电动机，现在大多选择异步电机。在功率较小时，效率的差别已经变得微不足道了。

③异步电机简单，成本低，易于安装、使用和维护，所以受到广泛使用。缺点是效率低，功率因数低对电网不利。而同步电机效率高是容性负载，可改善电网功率因数。

④同步机需要励磁电压、电流调节，异步机则不需；同步机可以给系统补偿无功，异步机需要专门设备增加功率补偿。

⑤同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。一般的应用场合做为设备驱动选择异步电动机就可以了。

3.水泵的调速控制

产水泵是MBR产水重要的调节措施，关系着产水量及膜清洗频率的判定。水泵调节主要方式有恒压调速，恒流调速。MBR多采用恒流调速，即恒产水量调速。恒流调速就要求水泵产水量不变，当跨膜压差增加时，提高扬程克服增加的跨膜压差，即整体曲线向Q-H曲线的上部移动。

水泵调速方法主要有两类，一类是电机转速不变，调节附加装置改变叶轮转速，另一类是改变电机转速，这在污水厂中应用最多。其中使用最多的便是变频调速，即通过改变水泵的工作频率仪改变叶轮转速。

式中 N----水泵电机转速；

f----电机频率；

P----电机级数；

s----电机转差率。

水泵的电机级数和转差率是定值，因此，水泵电机的转速与电机频率成线性关系，通过均匀改变电机频率，可平滑的改变电机转速。根据叶片泵的比例率，水泵流量，扬程和功率与转速成1次方，2次方，3次方的比例关系。通过控制系统的反馈调节，可以做到使水泵Q-H曲线发生变化，从而调节相应的水量扬程。为了保持调速是电机最大扭矩不变，需要定子的供电电压做相应的调节，因此，变频设备需要具有调频和调压两种功能。

变频调速可以实现水泵的“软启动”，水泵从低频开始运转逐渐升速，直到工况，而不是起动即达额定转速。软启动对电网的干扰小，吴冲击电流，尤其适合MBR工艺这种数台产水泵之间频繁切换启停的工况。

4.水泵变速调节范围

有关实验表明：水泵转速对机械效率影响较大。这主要是因为机械损失中的轮盘摩擦损失、轴承摩擦损失和填料函损失分别与转速的3次方，2次方，1次方成正比，转速的增加会增加机械损失，比例率算换的误差也越大。实际应用时，水泵调节范围很大，但已超过比例率的应用范围。比例率应用范围应使转速的变化增速不大于20%，降速不大于50%为宜。

水泵实际调速范围根据变频器而定，变频器可实现从0-50Hz变频。实际上无论那种电机都可以通过变频器进行变频，但需要担心电机过热。如变频范围在5-50Hz，此时宜选用变频电机，以加强散热，防止“爆电机”；变频在35-50Hz，可选宽频电机。