電磁負(fù)荷簡介

在“電機(jī)設(shè)計(jì)”給出的異步機(jī)溫升計(jì)算公式中，代表發(fā)熱的參數(shù)是熱負(fù)荷，及定子部份的損耗。沒有將轉(zhuǎn)子部份電密及引起雜耗變化的因素—?dú)庀吨?、槽配合、?jié)距以及槽口尺寸等考慮進(jìn)去，所以溫升的計(jì)算值與試驗(yàn)值間常常存在著較大的誤差。因此，異步機(jī)的設(shè)計(jì)人員一般都用憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算出來的溫升值擬定設(shè)計(jì)方案。后一個(gè)因素—雜耗，在有關(guān)技術(shù)性雜志中有過較多的報(bào)導(dǎo)。以下主要討論因考慮轉(zhuǎn)子部份電密后而引起的定，轉(zhuǎn)子各部份電密的比例關(guān)系的改變及各部份磁密分配關(guān)系的變化對溫升的影響 。

封閉式電機(jī)，特別是不帶內(nèi)循環(huán)通風(fēng)的電機(jī)，其定、轉(zhuǎn)子所生產(chǎn)的熱量大部份要通過定子經(jīng)機(jī)座逸散到周圍介質(zhì)中，亦即，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的熱量大部份先傳給定子，再由定子傳給機(jī)座才能散發(fā)出去。

在改進(jìn)200千瓦2極防爆電機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，要在定子外徑不變的情況下把絕緣等級由H級改為B級，并且還取消了內(nèi)循環(huán)通風(fēng)。從電磁上分析，僅放長鐵心是很難實(shí)現(xiàn)的，于是將定子內(nèi)徑由?330放大到?350，使電磁負(fù)荷按照散熱的途徑，“從里向外，由低到高”重新分配，溫升由85℃/92℃降到65.5℃/69.4℃。

在調(diào)整450千瓦2極高壓防爆電機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，定子、通風(fēng)散熱方式均未變動(dòng)，即銅線、硅鋼片的耗量保持不變，遵循上述電磁負(fù)荷的分配規(guī)則重新設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子，使溫升降低了11℃--16℃。

在其它型號、規(guī)格防爆電機(jī)的設(shè)中，也參照了這樣的電磁負(fù)荷分配規(guī)則。按照這個(gè)規(guī)則，對于電密，我們采用了下列的分配、比例關(guān)系：定子電密:轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電密:轉(zhuǎn)子端環(huán)電密≈4:2:10其中，端環(huán)部份位置比較寬裕，斷面尺寸略大些不但有利于滿足上述的比例關(guān)系; 澆注后還可以在導(dǎo)條之后凝固，有助于消除斷條、細(xì)條的現(xiàn)象。至干其它性能，尤其是起動(dòng)性能的變化，可以從定、轉(zhuǎn)子槽形的設(shè)計(jì)等方面得到補(bǔ)償。

磁負(fù)荷也應(yīng)該遵循上述的規(guī)則，只是轉(zhuǎn)子部份的鐵耗很小，轉(zhuǎn)子部份的磁密只要選取在允許的范圍之內(nèi)，在計(jì)算上是可以忽略的。因此，在異步電機(jī)的溫升計(jì)算公式中僅考慮定子部份的總鐵耗。與電密的選擇同理，雖然定子齒部和扼部的磁密都保持在“電機(jī)設(shè)計(jì)”所規(guī)定的限度之內(nèi)，但匹配關(guān)系對溫升亦有較大的影響。

由于扼部磁鐵的體積比齒部大得多，在磁密相近時(shí)定子扼部的鐵耗也就比齒部大得多，2、4極電機(jī)尤為明顯，常常是齒部的好多倍。由于鐵耗大小對溫升及性能的影響，按計(jì)算值分析均與總鐵耗有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)，選取扼部磁密往往很慎重;齒部磁密有時(shí)則選得略高，盡管都在允許的范圍內(nèi)。若齒部磁密偏高，除齒部的基本鐵耗增加外，還會使定子的脈振損耗增加，井且由于齒部在散熱的途徑中不如扼部優(yōu)越，會明顯地導(dǎo)致溫升的增加。反之，若扼部鐵耗偏高，在扼部產(chǎn)生的熱量很容易散出去。但小容量的6、8極電機(jī)扼部很窄，當(dāng)定子采用外緞壓并用扣片緊固鐵心時(shí)，扼部磁密不宜選得過高。若扣片槽與定子槽在數(shù)目上搭配不當(dāng)，磁路就可能不對稱，嚴(yán)重時(shí)還要產(chǎn)生明顯的電磁噪音。容量稍大的電機(jī)，如果鐵耗的增加能從其它方面得到補(bǔ)償，軛部磁密略高對溫升的影響是不明顯的。最后，氣隙磁密因受到很多因素的制約，只能在某一范圍內(nèi)變動(dòng)。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基本上不受到影響的前提下，適當(dāng)?shù)胤糯蠖ㄗ觾?nèi)徑是降低氣隙磁密，繼而降低溫升的可行措施。

分析同一機(jī)座號中2、4、6、8、極的BJO2系列防爆電動(dòng)機(jī)，在電磁負(fù)荷相近，或極數(shù)多的電機(jī)略高時(shí)，一般是極數(shù)多的電機(jī)溫升偏低，其部份原因就是隨著極數(shù)的增多，定子軛部就越窄，在散熱方面就越有利 。

在消耗材料及電機(jī)性能基本上保持不變的情況下，因使電磁負(fù)荷“從里向外，由低到高”的合理分配，在鐵心裝壓，下線及CD²允許時(shí)，定子內(nèi)徑應(yīng)盡量地放大，在電氣性能允許時(shí)，轉(zhuǎn)子部份的電密應(yīng)盡量地降低；定子齒部的磁密不宜偏高。但設(shè)計(jì)時(shí)，互相制約、互相影響的因素很多，既不能顧此失彼；又要按照主次區(qū)別對待。比如，在系列設(shè)計(jì)時(shí)，為使安裝尺寸符合某一標(biāo)準(zhǔn)，常在某些機(jī)座號或規(guī)格上壓縮軸承距，使軸承室被迫陷入電機(jī)空腔，對散熱極為不利，這就要從電磁負(fù)荷或其它方面去彌補(bǔ)。反之，亦然。其電磁負(fù)荷的分配、比例關(guān)系及其絕對值都可能要作適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，未必千篇一律 。2100433B

集成負(fù)荷電負(fù)荷

電力負(fù)荷（electricload）使用電能的用電設(shè)備消耗的電功率。電力負(fù)荷包括異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、各類電弧爐、整流裝置、電解裝置、制冷制熱設(shè)備、電子儀器和照明設(shè)施等。它們分屬于工農(nóng)業(yè)、企業(yè)、交通運(yùn)輸、科學(xué)研究機(jī)構(gòu)、文化娛樂和人民生活等方面的各種電力用戶。

集成負(fù)荷熱負(fù)荷

在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域熱負(fù)荷是指燃料在燃燒器中（如燃?xì)饩摺⑷細(xì)鉄崴?、燃?xì)馊∨癄t、內(nèi)燃機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室）燃燒時(shí)單位時(shí)間內(nèi)所釋放的熱量。在燃燒器中，其計(jì)算式為：熱負(fù)荷=燃料消耗量*燃料低熱值。熱負(fù)荷的大小是由主燃燒器燃料消耗量的大小等因素決定的。

在供暖系統(tǒng)中熱負(fù)荷指需要維持房間熱平衡單位時(shí)間所需供給的熱量。

集成負(fù)荷冷負(fù)荷

冷負(fù)荷的定義是為保持建筑物的熱濕環(huán)境和所要求的室內(nèi)溫度，必須由空調(diào)系統(tǒng)從房間帶走的熱量叫空調(diào)房間冷負(fù)荷，或在某一時(shí)刻需向房間供應(yīng)的冷量稱為冷負(fù)荷，冷負(fù)荷包括顯熱量和潛熱量兩部分。相反，如果空調(diào)系統(tǒng)需要向室內(nèi)供熱，以補(bǔ)償房間損失熱量而向房間供應(yīng)的熱量稱為熱負(fù)荷。

集成負(fù)荷氣負(fù)荷

燃?xì)庾鳛槌鞘心茉吹囊徊糠?，還將受到城市能源需求類型的結(jié)構(gòu)性變化的影響。例如用電代替用氣，都會使傳統(tǒng)的用氣量指標(biāo)、用氣不均勻系數(shù)等燃?xì)庳?fù)荷參數(shù)發(fā)生顯著的變化。

所有這些變化將改變?nèi)細(xì)庳?fù)荷在量和性質(zhì)方面的狀態(tài)和規(guī)律。處在燃?xì)馐聵I(yè)這樣一個(gè)新發(fā)展階段，產(chǎn)生了對燃?xì)庳?fù)荷問題進(jìn)行研究的迫切要求。而燃?xì)庳?fù)荷的構(gòu)成狀態(tài)、具有的規(guī)律性及變化趨勢則是燃?xì)庳?fù)荷問題的基本內(nèi)容。 2100433B

一日（月、年）內(nèi)的平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比稱為日（月、年）負(fù)荷系數(shù)。平均負(fù)荷是指某一時(shí)期（日、月、年）內(nèi)的負(fù)荷功率的平均值。負(fù)荷系數(shù)是小于 1的數(shù)值。各類負(fù)荷的負(fù)荷系數(shù)也不相同。有色金屬冶煉、鋼鐵、化工、造紙等連續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)，負(fù)荷系數(shù)均在90%以上,紡織、 機(jī)械制造等產(chǎn)業(yè)的負(fù)荷系數(shù)約為60%。 不同地區(qū)在不同季節(jié)負(fù)荷系數(shù)也有變動(dòng),約為70～80%。

從柔性負(fù)荷綜述中不難發(fā)現(xiàn)柔性負(fù)荷種類繁多，并很難得到具有普適性或通用型的柔性負(fù)荷模型和控制策略。為了更深入的挖掘柔性負(fù)荷，抓住重點(diǎn)柔性負(fù)荷特征，論文選取中央空調(diào)作為典型柔性負(fù)荷代表，并開展其參與電力系統(tǒng)運(yùn)行的模型和控制策略研究 。

(1)中央空調(diào)負(fù)荷具有柔性負(fù)荷典型特征。柔性負(fù)荷的主要特征是負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)靈活可變，因?yàn)槿梭w有一定舒適度范圍，中央空調(diào)負(fù)荷的功率在舒適度范圍有了調(diào)節(jié)的空間。以夏季為例，當(dāng)用戶對電價(jià)做出響應(yīng)時(shí)，在電網(wǎng)高峰時(shí)可通過調(diào)高設(shè)定溫度、降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等方式降低中央空調(diào)負(fù)荷，以獲得效益回報(bào);在電網(wǎng)低谷時(shí)期，利用中央空調(diào)所屬房間儲熱能力，增加空調(diào)負(fù)荷，提前儲存一部分冷量，使電力系統(tǒng)利用率增高。

(2)中央空調(diào)負(fù)荷在尖峰負(fù)荷中占比大。在北京、上海等發(fā)達(dá)地區(qū)空調(diào)負(fù)荷在高峰時(shí)負(fù)荷占比接近一半。而中央空調(diào)在工商業(yè)用戶、居民用戶等其它用戶中己經(jīng)廣泛應(yīng)用，是空調(diào)集群中較常見的種類，而與分體式空調(diào)相比，中央空調(diào)的額定功率要大得多，另外相對于分體式空調(diào)，中央空調(diào)的負(fù)荷比較集中，更有利于集群控制，國內(nèi)多地己開展了中央空調(diào)負(fù)荷調(diào)控的示范工程，積累了較為豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

(3)中央空調(diào)負(fù)荷可控性強(qiáng)。與其他柔性負(fù)荷相比中央空調(diào)系統(tǒng)的可控量多，理論上包括:設(shè)定溫度、送風(fēng)量、新風(fēng)量、冷凍水泵流量、冷凍水進(jìn)水溫度等幾十個(gè)特性參數(shù)。對任意決策變量的控制都能達(dá)到調(diào)節(jié)中央空調(diào)負(fù)荷的目標(biāo)。另外在特定情況下，短時(shí)中央空調(diào)可通過關(guān)閉機(jī)組達(dá)到極限調(diào)節(jié)量，即使在不停機(jī)的前提下，中央空調(diào)的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力也十分可觀。

在柔性負(fù)荷響應(yīng)潛力方面，提出針對大型工商業(yè)用戶參與需求響應(yīng)的潛力評估方法，主要步驟包括確定研究對象和需求響應(yīng)項(xiàng)目類型、基于用電特性的用戶群聚類分析、分類需求響應(yīng)項(xiàng)目參與率辨識、價(jià)格彈性計(jì)算和需求響應(yīng)潛力評估，重點(diǎn)是適用于細(xì)分用戶群的價(jià)格彈性計(jì)算方法?；谏鲜鲈u估方法，美國聯(lián)邦能源管理委員會從常規(guī)業(yè)務(wù)、擴(kuò)展業(yè)務(wù)、可實(shí)現(xiàn)參與和全而參與4種場景評估了美國2010-2020年的需求響應(yīng)潛力，一般來說，需求響應(yīng)潛力評估可分為電力負(fù)荷調(diào)研、數(shù)據(jù)整理和分析、回歸模型建立及響應(yīng)潛力預(yù)測等步驟。表1給出了各國柔性負(fù)荷響應(yīng)潛力分析結(jié)果。但現(xiàn)有研究還存在以下不足:①負(fù)荷可調(diào)度潛力與電網(wǎng)運(yùn)行工況、外界環(huán)境變化、用戶用電消費(fèi)心理、響應(yīng)前用戶用電狀態(tài)等因密切相關(guān)，針對負(fù)荷在某一具體運(yùn)行工況下的響應(yīng)潛力評估研究還較為少見;②多從挖掘電網(wǎng)柔性負(fù)荷削峰潛力的角度研究負(fù)荷的向下調(diào)節(jié)潛力，缺乏對向上調(diào)節(jié)潛力的相關(guān)研究。2100433B