关孟友++沈常春++李月
【摘 要】本文通过对同步电动机工作原理的分析，可知同步电动机的励磁电压电流可灵活调节，在不同的励磁下，功率因数可在滞后与超前之间变化，所以同步电动机功率因数可灵活调节。通过对影响功率因数因素的分析，了解到厂矿企业中的电气设备大多都是感性负载，都要从电网中吸收无功功率，降低电网的功率因数。最后通过对主抽风机三种工作状态的分析，了解到烧结厂主抽风机处于过励状态时，从电网中吸收无功电流，从而改善电网的功率因数。
【关键词】烧结厂 主抽风机 过励 功率因数
1 引言
烧结厂的主抽风机是烧结生产的主要生产设备，它作为烧结厂的心脏，不但在生产中发挥着重要作用，而且还能够改善电网功率因数。烧结机主抽风机功率较大，如使用异步电动机，造成电网功率因数低，这是电力系统运行不允许的，为了提高电网功率因数，所以需要使用同步电动机工作。在电力系统的运行中，功率因数是一项重要的指标，其提高意味着无功功率的减少，电能得到充分利用，也意味着线路损耗减少，从而延长线路及设备的寿命。在工业生产中广泛使用电气设备都属于感性负载，都会产生无功功率。而在有同步电动机运行的场所，可通过调节其励磁装置的励磁电流，使其处于过励状态，从电网中吸收无功功率，从而改善电网的功率因数。
2 同步电动机
交流电动机分为同步电动机和异步电动机两大类。同步电动机转子转速n与磁极对数p、电源频率f1之间满足公式n=n1=60f1/p。转速n决定于电源频率f1，我国标准工频为50Hz，按照公式转速为一恒定值，不随负载变化而变化，所以称之为同步转速。而异步电动机转速n与磁极对数p、电源频率f1之间满足公式n=n1=60f1/p（1-s），s为转差率。正由于同步电动机的转速为一恒定值，不随负载变化而变化，电流在相位上是超前于电压的，是一个容性负载，所以同步电动机能够改善供电系统的功率因素。同步电机仅在同步转速时才能产生恒定的同步电磁转矩，起动时若把定子直接投入电网，转子加上直流励磁，则定子旋转磁场以同步转速旋转，而转子磁场静止不动。定、转子磁场之间具有相对运动，所以作用在转子上的电磁转矩正、负交替变化，旋转磁场旋转一周时电机的转矩为零所以电机不能自行起动。要把同步电动机起动起来，必须采用其它方法。大多数同步电动机都采用异步起动法，即依靠定子旋转磁场和转子起动绕组中感应电流所产生的异步电磁转矩，使电机起动起来。直至转速上升到接近于同步转速时，将励磁电流接入励磁绕组中，在电机转子中建立主磁场。依靠定子磁场和转子磁场相互作用所产生的同步电磁转矩，加上凸极效应所引起的磁阻转矩，便可将转子拉入同步。同步电动机的转子上有直流励磁绕组，因此需要外加励磁电源，经过滑环引入电流，同步电动机的励磁电压电流便可灵活调节，在不同的励磁下，功率因数可在滞后与超前之间变化，这是同步电动机最大的优点。因此，烧结厂的主抽风机就是利用同步电动机这一优点来改善电网的功率因数。
3 影响功率因数因素的分析
对广大厂矿企业来说，功率因数的高低是关系到电能质量和电网安全、经济运行的一个重要问题。工矿企业中的电气设备大多都是感性负载，都需要从电网中吸收无功功率，降低电网的功率因数。下面就异步电动机对功率因数的影响做简要的分析。
工矿企业绝大部分动力负荷都是异步电动机，其定子与转子间的气隙是决定其需要较多无功的主要因素，而其所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分组成。因此要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行，并尽可能提高负载率。在选择异步电动机时，既要注意其机械性能，又要考虑其电器指标，合理选择其型号、规格和容量，使其处于经济运行状态，若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著下降。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确合理的选择电动机的容量。
4 主抽风机改善电网功率因数的分析
下面对主抽风机三种工作状态作一简要分析。主抽风机是同步电动机，当电枢电流超前励磁反电动势时，电枢反应是去磁的，在电网电压不变的情况下，为保持气隙合成磁通不变就需要增大励磁电流，当定子电流与端电压同相时，功率因数夹角Ф=0，功率因数cosФ=1，电机从电网中吸收有功功率，定子电流因不含无功分量数值最小，这时的励磁状态称为“正常励磁”。当减小励磁电流时，励磁反电动势便减小，定子电流就比正常励磁时小，而且滞后于电压，电机从电网中吸收滞后的无功功率，此时电动机称为运行在“欠励状态”，如果继续减小励磁电流的话，励磁反电动势将更小，定子电流将更大，倘若继续减小励磁电流将无法供给所需的有功功率，电动机将失去同步而出现不稳定现象。当增加励磁电流，励磁反电动势增大，定子电流比正常励磁时大，而且超前于电压，电机从电网中吸收超前的无功功率，向电网输出滞后的无功功率以供电网其他感性负载的需要，从而改善电网的功率因数，这是同步电动机最大的优点，此时电动机称为运行在“过励状态”。因此，烧结厂的主抽风机运行在过励状态时，从电网中吸收无功功率，从而改善电网的功率因数。
5 结语
随着现代工业的迅速发展，我国钢铁生产规模逐渐扩大，能源消耗越来越多，这使得环保问题也越来越突出。节能和环保成了钢铁企业的重要指标，作为能源消耗大户的烧结厂节能成为了重要考虑的问题。主抽风机作为烧结厂主要的生产设备，理所当然的成为了首要考虑的问题。大型高压同步电动机具有一系列优点，尤其是能向电网输送无功功率，改善功率因数从而提高电网质量。因此烧结厂的主抽风机大多选用同步电动机。
参考文献：
[1]顾绳谷.电机及拖动基础（上、下册）[M].北京：机械工业出版社，1980.
[2]郑朝科，唐顺华.电机学[M].上海：同济大学大学出版社，1988.
[3]许实章.电机学（修订本）[M].北京：机械工业出版社，1990.
[4]陳隆昌，陈筱艳.控制电机（第2版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，1994.
[5]刘介才.工厂供电（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2009.
[6]范国伟.同步电机原理及应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2014.
