（已结束）2010-9-11-工控擂台-变频器的节能原理？ 点击：537 | 回复：15
当下比较火的应用时变频器节能，很多人搞不清到底节能技术改造的理由是什么，节能的原理是什么，请大家谈一下变频器的节能应用在那些场合节能效果比较明显，或者更广泛地讲一下变频器的好处。
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1、变频节能
变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上，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，多余力矩增加了有功功率消耗，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
水量控制工程网版权所有，其输入功率大，且大量的能源消耗挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时如果流量要求减小，通过降低泵或风机转速即可满足要求。
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www.cechina.cn，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。所队当所要求的流量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。这时www.cechina.cn，电动机的功率P将按三次方关系大幅度的降低，比调节挡板、阀门节能40%一50%，从而达到节电的目的。
例如：一台离心泵电机功率为55千瓦CONTROL ENGINEERING China版权所有，当转速下降到原转速4/5时控制工程网版权所有，其耗电量为28.16千瓦，省电48.8%，当转速下降到原转速l／2时，其耗电量为6.875千瓦，省电87.5%。
2、功率因数补偿节能
无功功率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，变频器内部滤波电容作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
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，最大值超过额定电流，减轻了对电网冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门使用寿命。节省了设备的维护费用。
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变频器的作用是通过改变电源的频率来改变电机的转速，也就是通常所说的变频调速。变频器分为，交直交、交交变频两大类。目前交直交变频使用比较广泛，我们简单的讲一下它的工作原理。它由顺变器、中间滤波环节、逆变器三部分组成。
顺变器的作用是将定压定频的交流电变换为可调直流电，通过电压型或电流型滤波器为逆变器提供直流电源。逆变器将直流电源变为可调频率的交流电。顺变器和逆变器都是晶闸管三相桥式电路。滤波器由电容或电抗器组成，为逆变器提供稳定的电压源或电流源。
下面来探讨下变频器的节能：
一直都听别人说变频器能省电,说的人多了也就接受了,但一直没弄懂变频器为什么能省电,同时又能省多少,是高频省的多还是低频省的多？而且还有如下几个疑问:
1、如果两个一模一样的电机都工作在50HZ的工频状态下，一个使用变频器，一个没有，同时转速和扭矩都在电机的额定状态下，那么变频器还能省电吗？能省多少呢？
2、如果这两个电机的扭矩没有达到电机的额定扭矩状态下工作（频率，转速还是一样50HZ），有变频器的那个能省多少电？
3、同样的条件，空载状态下能省多少，这三种状态下哪个省的更多？
答：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。如果我们用在油井上，就会因为在返程使用制动电阻白白浪费很多电能反而更废电。
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。
1、如果两个一模一样的电机都工作在50HZ的工频状态下，一个使用变频器，一个没有，同时转速和扭矩都在电机的额定状态下，那么变频器还能省电吗？能省多少呢？
答：对于这种情况，变频器只能改善功率因数，并不能节省电力。
2、如果这两个电机的扭矩没有达到电机的额定扭矩状态下工作（频率，转速还是一样50HZ），有变频器的那个能省多少电？
答：如果使用了自动节能运行，这个时刻变频器能降压运行，可以节省部分电能，但是节电不明显。
3、同样的条件，空载状态下能省多少，这三种状态下哪个省的更多？
答：拖动型负载空载状态也节省不了多大的电能。
比如关于“闭环控制”如是说。我认为有讨论的空间。文中的闭环概念太狭义了。闭环控制不仅仅是转速传感器反馈才算数。矢量控制时的频率控制就是闭环控制，而且是装置内部的闭环控制，V/F控制才属于开环控制，另外还有温度、压力、流量等等物理量的PID 调节器反馈控制，都是闭环控制的范畴。而且都是可以通过变频器调节实现的。不应该将闭环控制概念解释得那么窄。
再比如，制动的概念，那种解释就象废话一样，玩弄文字游戏，说了等于没说一样。
1、变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。
2、作为电子电路，变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5%）。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯.
3、变频器在工频下运行，具有节电功能，是事实。但是他的前提条件是：第一,大功率并且为风机/泵类负载；第二，装置本身具有节电功能（软件支持）；第三，长期连续运行。这是体现节电效果的三个条件。除此之外，无所谓节不节电，没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能，就是夸大或是商业炒作。知道了原委，你会巧妙的利用他为你服务。一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用，否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。
我 新人，说说个人感觉，不对的话别骂我。
1、功率补偿
我用过的一些变频器，最大是控制90KW电机的，曾经打开看过，里面有4排电容器，它可以通过调节功率因数，使其不会滞后，来降低无功损耗，而且通过参数的设定一般不会出现过补偿，导致功率因数超前。提升功率因数就是提高了电能的利用率，因此做同样的功消耗电能更少。
这种节电适用所有含补偿电容的变频器，因此几乎适合所有场合。
2、启动节电
变频器软起时，电机旋转的加速度较小，带同样的负载，加速度越小力也越小，因此做功也就少些，电能消耗也相对小些。
3、轻载运行时节能
轻载运行相当于降低功率运行，减少电能消耗。电机轻载时不使用变频器电流虽然小于额定电流，但是，自己本身难以达到最合适的功率。关于这一点，实际应用中同电压运行下，变频器控制的电机电流要小些，大加都有体会
恩，就这些了，有什么不对的地方希望高手斧正，谢谢！
在风机水泵类负载上应用节能比较明显。
风机水泵类负载上是典型的平方转距负载，其主要特点是：转速n与转矩T以及负载功率P具有如下关系：T∝n2，P∝n3。即转矩与转速平方成正比，功率与转速立方成正比。通常风机水泵类负载多是根据满负荷工作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态，所以，只要平均转速稍微下降一点，负载功率就下降得很快，从而达到节能效果。
但采用电机直接起动方式时，由于转速无法调节，常用挡风板、阀门来调节风量或流量，这样不仅造成能源的浪费而且由于过大的起动电流造成电网冲击和设备的震动及水锤现象。
采用变频器调速时，可以根据实际工艺需要方便地控制速度。例如：当电机转速为额定转速的80%时，负载功率为额定功率的（80%）的三次方，即50%左右。这样可见，转速下降二成，节能达四成多。同时，可以方便地实现闭环恒压控制，节能效率将进一步提高。使用变频器避免了起动时对电网的冲击，降低设备故障率，消除震动和水锤现象，延长设备使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。
变频器电路基本工作原理为：三相交流电源经二级管整流桥输出恒定的直流电压，由六组大功率晶体管组成逆变器，利用其开关功能，由高频脉宽调制（PWM）驱动器按一定规律输出脉冲信号，控制晶体管的基极，使晶体管输出一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形，其幅值为逆变器直流侧电压 Vd而宽度则按正弦规律变化，这一组脉冲可以用正弦波来等效，此脉冲电压用来驱动电机运转，通过控制 PWM驱动器输出波形的幅值和频率，即可改变晶体管输出波形的频率和电压，达到变频调速的目的。
1.2 节电原理
在生产中，许多设备的能耗都与机组的转速有关，其中油、水泵最为突出，这些设备一般都是根据生产中可能出现的最大负荷条件，如最大流量和扬程进行选择的，但实际生产中所需的流量往往比设计的最大流量小的多，如果所用的电动机是不能调速的，通常只能通过调节阀门的开度来控制流量其结果在阀门上会造成很大的能量损耗，如果不用阀门调节，而是让电机调速运行，那么，当需要的流量减少时，电动机的转数降低，消耗的能量将会明显减少。
可知，当转速下降1/2时，流量下降1/2，压力下降 1/4，功率下降为1/8，即功率与转速成3次方的关系下降。如果不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下来，那么随着泵的输出压头的降低，在输出同样流量的情况下，原来消耗在阀门上的功率就可以完全避免，这就是调速节电的原理所在。简单地说，就是在不装变频调速装置时，泵的出口排量靠出口阀调节，电机易过负荷，流量小时，靠关小阀门调节，增加了管道阻力， 使部分能量白白消耗在泵出口阀门上，安装变频调速器后， 可以降低泵的转速，泵的扬程也相应降低， 电机的电耗也相应降低，使原来消耗在泵出口阀上的能量， 用变频调速方法得到了解决。由于采用恒转矩特性， 变频降速后的电机转矩不变，拖动力矩恒定，可以保证排量，从而实现了节约电能的作用。
对：Smile 关于
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变频器的作用是通过改变电源的频率来改变电机的转速，也就是通常所说的变频调速。变频器分为，交直交、交交变频两大类。目前交直交变频使用比较广泛，我们简单的讲一下它的工作原理。它由顺变器、中间滤波环节、逆变器三部分组成。
顺变器的作用是将定压定频的交流电变换为可调直流电，通过电压型或电流型滤波器为逆变器提供直流电源。逆变器将直流电源变为可调频率的交流电。顺变器和逆变器都是晶闸管三相桥式电路。滤波器由电容或电抗器组成，为逆变器提供稳定的电压源或电流源。
下面来探讨下变频器的节能：
一直都听别人说变频器能省电,说的人多了也就接受了,但一直没弄懂变频器为什么能省电,同时又能省多少,是高频省的多还是低频省的多？而且还有如下几个疑问:
1、如果两个一模一样的电机都工作在50HZ的工频状态下，一个使用变频器，一个没有，同时转速和扭矩都在电机的额定状态下，那么变频器还能省电吗？能省多少呢？
2、如果这两个电机的扭矩没有达到电机的额定扭矩状态下工作（频率，转速还是一样50HZ），有变频器的那个能省多少电？
3、同样的条件，空载状态下能省多少，这三种状态下哪个省的更多？
答：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。如果我们用在油井上，就会因为在返程使用制动电阻白白浪费很多电能反而更废电。
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。
1、如果两个一模一样的电机都工作在50HZ的工频状态下，一个使用变频器，一个没有，同时转速和扭矩都在电机的额定状态下，那么变频器还能省电吗？能省多少呢？
答：对于这种情况，变频器只能改善功率因数，并不能节省电力。
2、如果这两个电机的扭矩没有达到电机的额定扭矩状态下工作（频率，转速还是一样50HZ），有变频器的那个能省多少电？
答：如果使用了自动节能运行，这个时刻变频器能降压运行，可以节省部分电能，但是节电不明显。
3、同样的条件，空载状态下能省多少，这三种状态下哪个省的更多？
答：拖动型负载空载状态也节省不了多大的电能。
比如关于“闭环控制”如是说。我认为有讨论的空间。文中的闭环概念太狭义了。闭环控制不仅仅是转速传感器反馈才算数。矢量控制时的频率控制就是闭环控制，而且是装置内部的闭环控制，V/F控制才属于开环控制，另外还有温度、压力、流量等等物理量的PID 调节器反馈控制，都是闭环控制的范畴。而且都是可以通过变频器调节实现的。不应该将闭环控制概念解释得那么窄。
再比如，制动的概念，那种解释就象废话一样，玩弄文字游戏，说了等于没说一样。
1、变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。
2、作为电子电路，变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5%）。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯.
3、变频器在工频下运行，具有节电功能，是事实。但是他的前提条件是：第一,大功率并且为风机/泵类负载；第二，装置本身具有节电功能（软件支持）；第三，长期连续运行。这是体现节电效果的三个条件。除此之外，无所谓节不节电，没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能，就是夸大或是商业炒作。知道了原委，你会巧妙的利用他为你服务。一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用，否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。
有一个问题，一台2.2KW的电机直接接到工频电源上，测电流为3A，而接在2.2KW的变频器输出侧在50HZ下运行电流为3A，而测变频器电源输入电流为0.8A，输入与输出电流不一样，为什么？
当今电动机消耗的电能约占工业电耗的65%，风机、泵类设备年耗电量占全国电力消耗的30%。造成这种状况的主要原因是: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。当风机转速从n变到n′，风量Q、风压H及轴功率P的变化关系：Q′=Q（n′/n）；H′=H（n′/n）2；P′=P（n′/n）3。风量与转速成正比，风压H与转速的二次方成正比，轴功率与转速三次方成正比。所以，当所要求的风量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。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。
1、谈“节能”首先要看衡量节能的标准，什么叫节能？不管你给电动机加装什么设备，还是不同的电动机之间比较是否节能，节能的标准是什么？
无非是在同一工况下，做同样的功，比较耗电量，耗电量低，就是节能；耗同样的电量，比较出力做功，做功多，既是节能。
2、电动机的标称功率，指的是在标准的电流、标准的电压、标准的负载、标准的频率、标准的环境温度等条件同时满足的境况下，电动机的最大输出功率。
3、凡是以变频器、晶闸管（可控硅）等为执行元件的电机控制设备，都是通过改变供电电源的频率周期和波形电流占空比，把交流电电流变成了脉冲电流，来实现调速的。如果说这样的设备可以节能，是说不通的，因为所有的变频设备都是以牺牲电机效率（电机做功）为代价，实现调速功能的。
4、如果说少做了功，就叫节能，那样变频器是可以节能的，这样的节能是具有欺骗性的，没有意义的。
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