发表于:2008-05-28 13:08:46
2楼
在40HZ以下运行才能节能,变频器节电的道理和原因
1.假定变频器的V/F曲线是线型用C来表示:C=V/F=380V/50HZ(中国地区).变频50HZ运行下的总有功输出
P=1.732*380*IE
P=1.732*10HZ*C*IE=1.732*76V*IE=131.632IE.IE代表变频器的实际输出电流.由于是恒转矩,因此IE不变,所以每降10HZ,变频的有功输出减少131.632IE.
注意此方式的计算方法只适用在恒转矩的工作模式下,其中变频的功率因素在0.96以上,所以,功率因素为可视作1.
2.同样是恒转矩负载在工频下运行,设功率因素为0.8.
总有功输出:
P=1.732*380*0.8*IE 其中IE为总电流.
总无功输出:
P=1.732*380*0.2*IE
3.由上面对比看出变频50HZ运行的电机要比工频50HZ运行的电机,在同样的工况下多一个自身的有功输出的耗电,但是比工频运行下少20%的无功输出.因此50HZ下,变频比工频费电是肯定的.
4.那么变频节电节在哪里.由上面的1.2我们知道.在恒转矩模式下,变频每降10HZ,就会减少131.632IE的有功输出,减去变频自身耗电的有功输出(对于大电机来说也就几个千瓦,小的也就几十到几百瓦,和工作电流的大小有关,)以及无功输出可视作零,而工频运行下无功功率不可忽视,因为无功的输出意味总电流的输出增大,意味线损增加,如果在所有的电机采用纯变频控制的情况下,可以考虑不用电容补偿.经过实际测算不算变频的无功补偿的节电情况下,一般40HZ以下运行的变频装置是肯定节电的.
5.对于泵类的节电控制估算.V/F曲线的设定(平方或3次方的计算要考虑),对节电是有很大影响的.目前有很多理论讨论的是当电机功率配的刚好时,变频是不节电的.理论上看是对的.但是这是从传统的角度上考虑问题,是不全面的,是错误的.
6.愿因就是传统的设计方式是按最大值来设计产品,为了强度和安全可靠运行.设备的体积和尺寸成倍增长.结果电机的功率也大了.如果采用变频传动,因为传动的工艺曲线更加灵活,因此设备体积更小,更节电.如果不采用变频控制,设备体积是不可能减小的.
7.最典型的案例就是十几年来VVVF(调频调压调速)电梯的发展史,告诉我们电梯从最初的22KW,15KW到7.5千瓦,但是载重不变.可是因为变频传动的原因.体积小了,电机也小了.过去是不可能实现的.到如今发展到无机房电梯,连建筑成本也省了.
对于泵类的节电控制估算,…目前有“很多理论讨论的是当电机功率配的刚好时,变频是不节电的.理论上看是对的.
但是这是从传统的角度上考虑问题,是不全面的,是错误的.”
1、“变频是不节电的.理论上看是对的”!!!
2、“但是这是从传统的角度上考虑问题,是不全面的,是错误的.”,请问作者,什么是“传统的角度”?
3、“但是这是从传统的角度上考虑问题,是不全面的,是错误的.”,请问作者,什么是“全面的”?
4、“但是这是从传统的角度上考虑问题,是不全面的,是错误的.”,请问作者,什么是“是错误的”
“变频50HZ运行的电机要比工频50HZ运行的电机,在同样的工况下多一个自身的有功输出的耗电,但是比工频运行下少20%的无功输出.因此50HZ下,变频比工频费电是肯定的”
“愿因就是传统的设计方式是按最大值来设计产品,为了强度和安全可靠运行.设备的体积和尺寸成倍增长.结果电机的功率也大了.如果采用变频传动,因为传动的工艺曲线更加灵活,因此设备体积更小,更节电.如果不采用变频控制,设备体积是不可能减小的.”
1、“传统的设计方式是按最大值来设计产品”!
2、“如果采用变频传动”设计方式是按最小值来设计产品吗???也应该是按最大值来设计产品吧!!!
3、“如果采用变频传动,因为传动的工艺曲线更加灵活”这句话是对的!!!变频器就是调速的,这就是变频器的用途!
4、“如果不采用变频控制,设备体积是不可能减小的”这句话有点莫名其妙???
“电梯从最初的22KW,15KW到7.5千瓦,但是载重不变.可是因为变频传动的原因.体积小了,电机也小了.过去是不可能实现的.到如今发展到无机房电梯,连建筑成本也省了.”
1、“是因为变频传动的原因”,这就是变频控制电机调速、电子控制的优点;
2、当然不全是“变频传动的原因”,还有PLC完全取代了复杂的继电控制线路!
3、这就是新一代电力电子技术带来的工业控制大革命!
“如果采用变频传动,因为传动的工艺曲线更加灵活”
1、变频器是用来对异步电机调速、软启动的:
2、如果生产工艺过程需要异步电机调速,需要自动控制其运行速度,那么变频器就选择对了;
3、由于变频器的参与,生产工艺过程的耗能、耗电减小了,使生产过程达到最佳节能运行状态,那么这个变频器就用对了:
4、一句话,生产需要变频器调速控制,而不是听人说,用变频器控制电动机节能的宣传而为之!
毫无疑问变频器本身不节能,由变频器构成的系统中节能仅仅是一个特点。从变频器产生的历史来看,变频器最开始设计出来并不是为了节能。变频技术最大优点是实现提高电机的控制品质,实现电机运转的高精度、高特性。变频器控制的对象主要有两种电机,交流感应电机及直流永磁电机(BLDC)。在低功率条件下(1000W以下),通常定频交流感应电机的效率普遍在30%-50%,采用变频技术效率提高的很细微,但采用变频技术后控制品质得到了极大的提高。直流永磁电机不太可能采用传统的定频技术进行控制,必须采用变频技术,相对于交流感应电机不需要提供转子的励磁,通常BLDC变频系统效率70%-95%。当然我上述提到的测试是有条件的,交流感应电机相对直流永磁铁的节能测试是在5千瓦以下,在10千万以上的应用差异很小,而且10千万以上的直流永磁电机制作工艺有难度。交流感应电机随输出功率的增加的效率也随之增加。中国普通百姓对变频技术=节能的误解最先起源于海尔变频冰箱广告的宣传,在广告中夸大了变频技术的节能作用,实际应用中交流感应电机应用变频技术节能效果不理想,而直流永磁电机采用变频技术节能效果非常可观(节能30%-40%),当然前提条件是中低功率的应用中。同时直流永磁电机只能采用变频技术控制器来驱动。
变频技术的核心是提高控制的品质。例如所谓的冰箱保鲜实际就是要求温度控制在很窄的范围内,定频控制无法做到±0.5度的控制精度,而变频技术很容易做到。从节能角度,现在采用交流感应电机的空调实打实的测试能效比能做到2.6的还真不多,采用直流永磁电机如果能效比低于4那只能是设计控制器的软件工程师写错了软件。当然永磁电机的价钱确实不便宜,在大功率的应用中有缺陷。
交流感应电机的功率提高是有空间的,关键是电机制作技术的提高。我所知道的一款EBM公司的特制电机在特定的变频器驱动下实验室测试效率高达61.4%。
变频调速节能装置的节能原理
1、变频节能
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、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╳COSФ,Q=S╳SINФ,其中S-视在功率,P-有功功率,Q-无功功率,COSФ-功率因数,可知COSФ越大,有功功率P越大,普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7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,COSФ≈1,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
由于电机为直接启动或Y/D启动,启动电流等于(4-7)倍额定电流,这样会对机电设备和供电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。
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。
变频器在风机水泵上的应用
一般使用的风机、水泵设备额定的风量、流量、通常都超过实际需要的风量流量,又因为工艺要求需要在运行中变更风量、流量,而目前,采用挡板或阀门来调节风量和流量的调节方式较为普遍,虽然方法简单,但实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的,这种节流调节方法浪费大量电能,回收这部分电能损耗会收到很大的节能效果。
当风量减少风机转速下降时,其电动机输入功率迅速降低,例如风量下降到80%,转速(n)也下降到80%时,其轴功率则下降到额定功率的51%;若风量下降到50%,轴功率将下降到额定功率的13%,其节电潜力非常大。
上述的原理也基本适用于水泵,因此对风量流量调节范围较大的风机水泵,采用调速控制来代替风门或阀门调节,是实现节能的有效途径。
驱动风机、水泵,大多数为交流异步电机(大功率的多数为同步电机),异步电动机或同步电动机的转速与电源的频率f成正比,改变定子供电频率就改变了电动机的转速,变频调速装置,是将电网50Hz的交流电,变成频率可调电压可调的交流电去驱动交流电动机实现调节器速的。
变频调速的特点是效率高,没有因调速带来的附加转差损耗,调速的范围大、精度高、无级调速。容易实现直辖市控制和闭环控制,由于可以利用原鼠笼式电动机,所以特别适合于对旧设备的技术改造,它既保持了原电动机结构简单、可靠耐用、维护方便的优点,又能达到节电的显著效果,是风机水泵节能的较理想的方法
自动化产品主要作用是1.减少人的劳动,让人有多点时间休闲!
2.让工业生产线运行更科学,生产的产品更规范,质量更均匀!根据实际状况减少负载从而达到节能省电目的.
让变频传动系统更符合实际生产曲线的需要,越接近越好.普通的机械传动能达到吗?80%普通的机械设备达不到.机械的增加,就要增加重量,增加重量就要增加强度,增加强度所需的电机功率就必须增加,浪费的材料和能源.如果不明白,请大家看看机械设计手册的传动系统常规设计方法就明白了.变频是系统不是变频器.变频系统的传动如果从最初的机械设计就考虑,绝对比传统的普通工频控制节电.
想必学过误差是怎样放大的,同样材料强度的余度的放大在设计中也是成指数放大的.这就是浪费.