变频器在电机中的节能原理-第2页-北极星电力新闻网

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2 变频器的节能原理

2.1 变频节能

变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。宣钢炼钢厂有大量的风机类水泵类负载,这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。所以当所要求的流量Q减少时,可调节变频器输出频率使电动机转速n按比例降低,转速控制方式在低速小流量时,仍可使泵机高效率运行。这时,电动机的功率p将按三次方关系大幅度地降低,比调节挡板、阀门节能40%～50%,从而达到节电的目的。为了保证生产的可靠性,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。当电机不能在满负荷下运行时,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。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,其输入功率大,且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵或风机的转速即可满足要求。例如:一台离心泵电机功率为55千瓦,当转速下降到原转速的4/5时,其耗电量为28.16千瓦,省电48.8%,当转速下降到原转速的l/2时,其耗电量为6.875千瓦,省电87.5%。

2.2 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线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。

2.3 软启动节能

电机硬启动对电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后,利用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,延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

3 结论

变频调速之所以节能,主要在于把全速运行中浪费的电能节约了下来。尤其是闭环调速系统,如恒压供水系统等,实现了按需拖动,几乎完全消除了拖动系统在运行过程中的浪费。这是从大的方面实现了节能,但并不等于节能潜力已经挖掘干净了。事实上,在许多场合,还存在着大马拉小车的现象,在这一方面,还大有潜力。变频器可以省电这是不可磨灭的事实,在某些情况下可以节电40%以上,但是某些情况还会比不接变频器浪费!变频器是通过轻负载降压实现节能的,拖动转距负载由于转速没有多大变化,即便是降低电压,也不会很多,所以节能很微弱,但是用在风机环境就不同了,当需要较小的风量时刻,电机会降低速度,我们知道风机的耗能跟转速的1.7次方成正比,所以电机的转距会急剧下降,节能效果明显。当然,如果环境要求必须调速,变频器节能效果还是比较明显的。不调速的场合变频器不会省电,只能改善功率因数。其实,变频器乃至电力电子产业实现的具体效果就是如下几点:1)进一步提高电能变换效率,降低待机损耗。2)避免电力公害,尽量减少电流谐波,提高功率因数。3)提高电源装置和系统的电磁兼容性。4)降低电噪声。5)实现高性能可控性。宣钢炼钢厂除尘风机、水系统、给料系统也正是适应了变频器的这一特性,经过多次理论考证,采用了变频器,为我国的节能事业做出一定贡献。

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