变频技术被国家发改委列为重点推广的十大节能技术之一,社会效益十分明显。
相关知识
1 、技术背景
为保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费,可降低电机的运行速度,使其满足要求的同时节约电能。
2 、变频调速技术原理。
变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电的装置。
根据异步电动机的转速
P: 电动机极对数 n: 电动机的转速 n0: 同步转速 s :转差率 f: 频率
调节 n ,有三种方法:
( 1 )变 p, 只可跳变,不能连续调速,有局限性 ,
( 2 )变 s, 调速范围宽,系统效率低,
( 3 )变 f, 可连续大范围调速,转差率小,效率高。
以上( 1 )、( 2 )均为改造电机的调速办法。
n 与 f 基本成正比,通过改变 f 即可改变电动机的转速,当 f 在 0-50hz 范围变化时,电动机转速调节范围非常宽。变频调速是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。
(1) 在频率低于电机供电的额定电源频率时属于恒转矩调速。(2) 在频率高于电机供电的额定电源频率时属于恒功率调速。
由以上分析可知,通用变频器对异步电机调速时,输出频率和电压是按一定规律改变的,在额定频率以下,变频器的输出电压随输出频率变化而变化,即所谓变压变频调速。而在额定频率以上,电压不变,只改变频率。
3 、变频调速技术节能原理 。
(1) 、变频节能。
对于风机、泵类负载,由流体力学可知, P (功率) =Q (流量)× H (压力),流量 Q 与转速 N 的一次方成正比,压力 H 与转速 N 的平方成正比,功率 P 与转速 N 的立方成正比,如果水泵的效率一定,当要求调节流量下降时,转速 N 可成比例的下降,而此时轴输出功率 P 成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如:一台水泵电机功率为 55KW ,当转速下降到原转速的 4/5 时,其耗电量为 28.16KW ,省电 48.8 %,当转速下降到原转速的 1/2 时,其耗电量为 6.875KW ,省电 87.5 % .
(2) 、使用变频器后,功率因数补偿节能。
无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,由公式 P=S × COS Ф, Q=S × SIN Ф,其中 S -视在功率, P -有功功率, Q -无功功率, COS Ф-功率因数,可知 COS Ф越大,有功功率 P 越大,普通水泵电机的功率因数在 0.7-0.8 之间,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用, COS Ф≈ 1 ,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率的利用率。
(3) 、使用变频器后,软启动节能 。
由于电机为直接启动或 Y/ △启动,启动电流等于 (4-7) 倍额定电流,对机电设备和供电电网造成严重的冲击,并且对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动对设备的损害极大,对设备、管路的使用寿命不利。而使用变频节能装置后,变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备的使用寿命,节省了维护费用。
|