转子变频调速电机市场分析20170104

1转子变频调速电机市场调研分析市场营销部2017年01月04日2前言我国普遍存在着工业生产能耗高，能源浪费严重的现象，其中风机、水泵类是应用最广、耗电量大的生产机械，用阀门、档板调节流量造成电能严重浪费，节能是亟待解决的问题。采用高效先进的调速手段正是行之有效的解决途径。应用于风机、水泵类的中高压电机，主要为三相异步电动机，包括鼠笼型和绕线型，高效率的调速方式有两种，即定子侧变频和转子侧变频。定子侧变频也叫高压变频，普遍应用鼠笼型电动机，其性能较好，但因为系统直接接高压电网，所以技术复杂、体积庞大、可靠性较低、价格昂贵。转子侧变频调速也叫转子变频调速，使用绕线型电动机，将变频调速基本原理应用于转子侧，因为转子侧使用低电压，所以技术复杂度降低、体积大为缩小、可靠性高、价格适中。通常价格只有变频调速的三分之一左右，优良的性能价格比，使之在相当多的节能应用场合，可以取代变频调速。生产转子变频调速电机及转子变频调速装置，投资少，见效快，产品适销对路，符合发展方向，市场需求量十分可观。据国家经贸委节能司信息中心统计，高压交流调速节能的市场600亿元。目前大多数被国外高压变频所垄断，而转子变频调速的异军突起，不仅将打破这一格局，而且必将进入国际市场，其社会效益和经济效益是不可低估的，前景十分美好。3目录第一章转子变频调速电机.................................................41.1转子变频调速电机定义.........................................................................................................................................41.2转子变频调速电机的原理.....................................................................................................................................41.3转子变频的优点....................................................................................................................................................8第二章转子变频调速控制系统.............................................92.1转子变频调速控制系统结构及原理.....................................................................................................................92.2转子变频调速控制系统的特点..........................................................................................................................10第三章转子变频调速项目的技术可行性分析................................123.1转子变频调速技术的发展过程..........................................................................................................................123.2技术创新性..........................................................................................................................................................133.3各种常用方式的比较..........................................................................................................................................143.4市场风险的主要因素及防范的主要措施...........................................................................................................16第四章市场调查分析....................................................174.1机械成熟性和项目产品可靠性..........................................................................................................................174.2市场调查及前景预测...........................................................................................................................................17第五章市场竞争对手分析................................................23参考文献...............................................................304第一章转子变频调速电机1.1转子变频调速电机定义最古老的叫法是串级调速，后来叫内反馈变频调速，现在叫转子变频调速。就是将绕线电机的转子回路接入整流和逆变装置，通过不同的控制方式，使整流和逆变装置呈现出不等的阻抗，从而改变电机转子回路的阻值，达到调速的目的。因为装置是在转子回路，转子转速改变时，回路的频率发生改变，因而称之为转子变频调速。1.2转子变频调速电机的原理1.2.1概述转子变频调速电机是近十几年来出线的一种新型的绕线电动机，是专为内反馈交流调速装置而设计的特种绕线电机。由于转子变频调速与传统的串级调速相比，具有很大的优越性，避免了转差功率在电机定子绕组、转子绕组、整流逆变装置、逆变变压器和电网中的无谓循环现象，而且在大、中容量，尤其是在高压情况下，还具有变频调速无法比拟的优势，因此，发展十分迅速。转子变频调速电机定子比普通三相异步电动机增设了一套三相对称绕组，用来接受从转子反馈回来的能量，称之为调节绕组，将原来的定子绕组称为主绕组。转子变频调速电机和普通绕线电机具有相同的规格和安装尺寸。当电机接通电源时，通过旋转磁场的感应作用，调节绕组产生感应电动势，其数值为：14.44mNEfNK调调调＝式中1f……电源频率N调……调节绕组的串联匝数NK调……调节绕组的绕组系数m……电机主磁通这是一个恒频恒压源。对于三相异步电动机，由于随着转差率（即电机转速）的变化，电机转子频率也将改变。5为了使电机获得调速，必须使E调反映给转子绕组的附加电势与转子电势保持同频率，并且大小可以调节。因此在调节绕组和转子之间需要串接整流逆变装置。调节绕组在为转子提供附加电势的同时，吸收转子的转差功率，然后通过电磁感应的方式，将这部分功率传输给定子绕组。这就使电机从电网吸收的有功功率减少，主绕组的有功电流随转速成正比变化。因此，我们将这种转差功率通过整流逆变装置反馈给电机内部（而不是电网）的电动机，称之为转子变频调速电动机。由此可见，转子变频调速电动机是一种能够自身产生附加电势源的特种三相异步电动机。其调速原理为：将电机的转子绕组通过整流逆变斩波装置与定子上的调节绕组相连，使之能够产生功率交换。如果整流装置采用不可控电子器件，则功率只能从转子传递给调节绕组，即电机只能完成低同步调速。由于风机和泵类负载一般调速都从额定转速往下调，所以在调速中采用不可控整流器件即能满足要求。转子变频调速电机在调速过程中，除机械功率和基本铜耗以外，转差功率在电机内部传输平衡，因此是一种封闭保守的电磁系统。1.2.2转子变频调速电动机的功率关系转子变频调速电动机不同于普通的电动机，他的转差功率通过调节绕组直接反馈回主绕组，不仅没有使转差功率形成热损耗，反而减少了主绕组从电网吸收的功率，电机调速流程图如下所示：从图中可以看出，转子变频调速电机主绕组从电网的吸收功率，即主绕组的有功功率P主等于调节绕组和转子绕组上各种损耗功率之和。即：PPPP调损主转式中P转……转子绕组的电磁功率P调……调节绕组的电磁功率P损……铁耗、铜耗以及其它损耗之和图1-1转子变频调速电机调速流程图机械功率转子绕组功率转差功率整流、斩波、逆变定子主绕组功率电网功率电磁感应调节绕组功率6按照电动机惯例及电磁功率的能流方向，电磁功率中，吸收电能为正，释放电能为负。显然，转子电磁功率、损耗功率为吸收功率，应取正号；而调节绕组的电磁功率为释放电能，应取负号。如前所述，调节绕组作为附加电源，在低同步转速时吸收转差功率而使其处于发电状态。因此，P调为负值，为方便理解取其绝对值，于是上式可改写为：PPPP调损主转因转子与调节绕组的转差功率传输损耗很小，PPS调则：PPPM损主上式表明，转子变频调速电动机的输入功率为机械功率与损耗功率之和，如果忽略各种损耗，则近似与机械轴功率PM相等。另外，电机定子从电网吸收电能后，一方面要建立主磁场，另一方面要通过电磁感应，以电磁功率的形式将能量传输给转子，再由转子将电磁功率产生的机械功率通过转轴驱动机械负载。已知转子变频调速电动机的机械轴功率PM与电磁转矩T以及机械角速度之间的关系为：PTM即：PTM可见，转子变频调速电动机转速受控于机械轴功率和电磁转矩。已知电机稳定运行时，须满足转矩平衡方程式：fTT式中fT……负载转矩即电磁转矩必须等于负载转矩。众所周知，镀与恒转矩负载，负载转矩是客观存在的，它只属于自身的属性，而与转速无关。显然，转子变频调速电动机的电磁转矩是不能随意改变的。虽然电磁转矩在调速过渡过程中是变化的，但这是由于转子变频调速电动机的功率变化和惯性定律作用的结果，所以其转速只受控于机械轴功率PM。这样，随着负载所需要的机械轴功率的变化。主绕组从电网吸收的有功功率也做7相应的改变，转速也相应改变，达到调速节能的目的。以上分析虽然基于恒转矩负载，但同样适用于风机、泵类负载，只不过对与风机、泵类由于转矩随转速的平方率变化，而转差功率与转速的三次方成比例。因此，输入功率与电机转速不再保持严格的正比变化，但变化趋势仍然不变，即随着转速的升高或降低，输入功率也相应增大或减少。1.2.3转子变频调速电机效率与普通绕线式异步电机串级调速系统效率的比较转子变频调速电机是一种高效率的机电能量转换系统，其效率比普通异步电动机要高。这主要是转子变频调速电机的定子结构上调节绕组的存在，省去了串级调速系统中的逆变变压器，相应地省去了逆变变压器的原边损耗和激磁损耗。下面就普通绕线式异步电动机串级调速系统的效率和转子变频调速系统的效率作一下比较。①普通绕线式异步电动机串级调速系统的效率设电动机定子铜耗和铁耗为1CuP和FeP，则通过电磁感应输给电机转子的功率emP为：1emCuFePPPP主电动机轴端输出功率：(1)MemPSP轴端输出功率扣除摩擦损耗frP和杂散损耗adP后得到电动机净输出功率2P2MfradPPPP转差功率SP为：SemPsP转差功率扣除逆变回路各