變頻調速的原理及電機系統(tǒng)節(jié)能改造電機是一種應用量大,、使用范圍廣的高耗能動力設備,。據(jù)統(tǒng)計,，我國的總裝機容量約為4億千瓦,，年耗電量約為6000億kwh,約占工業(yè)用電的70-80%.我國以中小型電機為主,，約占80%,而中小型電機耗損的電量卻占總損耗量的90%.

 

　　電機在我國的實際應用中,，同國外相比差距很大,，機組效率為75%,比國外低10%;系統(tǒng)運行效率為30-40%,比國際先進水平低20-30%.因此在我國中小型電機具有極大的節(jié)能潛力,，推行電機節(jié)能勢在必行。

 

　　由于異步電機結構簡單,、制造方便,、價格低廉、堅固耐用,、運行可靠,，可用于惡劣的環(huán)境等優(yōu)點，在工農業(yè)生產中得到了廣泛的應用。特別是對各行各業(yè)的泵類和風機的拖動上非彼莫屬,，因此,，拖動泵類和風機的電機節(jié)能工作倍受重視。

 

　　隨著科學技術的飛速發(fā)展,，特別是電力電子技術,、微電子技術、自動控制技術的高度發(fā)展和應用使變頻器的節(jié)能效果更為顯著,。

 

　　它不但能實現(xiàn)無級調速,，而且在負載不同時，始終高效運行,，有良好的動態(tài)特性,，能實現(xiàn)高性能、高可靠性,、高精度的自動控制,。相對于其它調速方式（如：降壓調速、變極調速,、滑差調速,、交流串級調速等），變頻調速性能穩(wěn)定,、調速范圍廣,、效率高，隨著現(xiàn)代控制理論和電力電子技術的發(fā)展,，交流變頻調速技術日臻完善,，它已成為交流電機調速的最新潮流。變頻調速裝置（變頻器）已在工業(yè)領域得到廣泛應用,。

 

　　使用變頻器調速信號傳遞快,、控制系統(tǒng)時滯小、反應靈敏,、調節(jié)系統(tǒng)控制精度高,、使用方便、有利于提高產量,、保證質量,、降低生產成本，因而使用變頻器是廠,、礦企業(yè)節(jié)能降耗的首選產品。

 

　　變頻電機節(jié)電器是一種革命性的新一代電機專用控制產品,，基于微處理器數(shù)字控制技術,，通過其內置的專用節(jié)電優(yōu)化控制軟件，動態(tài)調整電機運行工程中的電壓和電流,，在不改變電機轉速的條件下,，保證電機的輸出轉矩與負荷需求精確匹配,，從而有效避免電機因出力過度造成的電能浪費。

 

　　交流電動機是當前應用最廣泛的電機,，約占各類電動機總數(shù)的85%,它具有結構簡單,、價廉、不需維護等優(yōu)點,，但它的弱點是調速困難,，因而在許多應用場合受到限制或借助機械方式來實現(xiàn)調速。

 

　　變頻器就負載類型而言主要有兩方面的典型應用：

 

　　1,、恒轉矩應用,；

 

　　2、變轉矩應用,。

 

　　就應用的目的而言主要有：

 

　　1,、以改進工藝為主要目的，確保工藝過程中的最佳轉速,、不同負載下的最佳轉速以及準確定位等,。以其優(yōu)良的調速性能，提高生產率,、提高產品質量,、提高舒適性，使設備合理化,，適應或改善環(huán)境等,。

 

　　2、以節(jié)能為主要目的--以流量或壓力需要調節(jié)的風機,、泵類機械的轉速控制來實現(xiàn)節(jié)能改造效果非常顯著,。

 

　　變頻調速的原理

 

　　在企業(yè)所使用的耗電設備中風機、水泵,、空壓機,、液壓油泵、循環(huán)泵等電機類負載占絕大多數(shù),。由受到技術條件限制,，這類負載的流量、壓力或風量控制系統(tǒng)幾乎全部是閥控系統(tǒng),，即電機由額定轉速驅動運轉,，系統(tǒng)提供的流量、壓力或風量恒定,，當設備工作需求發(fā)生變化時,，由設在出口端的溢流、溢壓閥或比例調節(jié)來調節(jié)負載流量、壓力或風量,、從而滿足設備工況變化的需要,。而經溢流溢壓閥或比例調節(jié)閥溢流溢壓后，會釋放大量的能量,，這部分耗散的能量實際上是電機從電網(wǎng)吸收能量中的一部分,，造成了電能極大的浪費。

 

　　從這類負載的工作特性可知,，其電機功率與轉速立方成正比,，而轉速又與頻率成正比。如果我們改變電機的工作方式,， 讓它不總是在額定工作頻率下運轉,，而是改由變頻調整控制系統(tǒng)進行啟停控制和調整運行,，則其轉速就可以在0~2900r/min的范圍內連續(xù)可調,，即輸出的流量、壓力或風量也隨之可在0~100%范圍內連續(xù)可調,，使之與負載的工作需要求精確匹配,，從而達到節(jié)能降耗的目的。

 

　　交流電機轉速如下：

 

　　n=60f（1-s）/p

 

　　其中式中：

 

　　n=電機轉速

 

　　f=電源頻率

 

　　p=電機的極對數(shù)

 

　　s=轉差率

 

　　由式可見,，交流電動機的同步轉速n與電源頻率f成正比,，所以改變電源頻率就能改變電機轉速，從而實現(xiàn)調速的目的,。

 

　　變頻調速節(jié)電原理

 

　　變頻調速節(jié)電,，顧名思義，變頻調速才能節(jié)電,。下面主要對兩類典型負載應用的節(jié)電原理作一下分析,。

 

　　恒轉矩負載類應用

 

　　恒轉矩負載即不管轉速如何變化，負載轉矩是恒定的,。

 

　　如下公式：P=K*T*N

 

　　K=系數(shù)

 

　　P=軸功率

 

　　T=負載轉矩

 

　　N=轉速

 

　　從上述公式可以看到,，軸功率與電機的轉速成正比，當由于工藝的需要而調整電機速度時,，自然可以達到相應比例節(jié)電的目的,。

 

　　變轉矩負載類應用

 

　　離心風機、泵類是屬于典型的變轉矩負載,，其工作特點是：大多數(shù)是長期連續(xù)運行,，由于負載轉矩與轉速的平方成正比，所以一旦轉速超過額定轉速,，就會造成電機的嚴重過載,，因此風機,、泵類一般不超過額定頻率運行。

 

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