1、變頻調速技術的作用和節(jié)能原理
變頻調速運行是根據(jù)負載轉速的變化要求,通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的,以獲得合理的電機運行工況。在不同的轉速情況下,均保持較高的運行效率,不僅降低了電能消耗,同時能改善啟動性能,保護電機及負載設備免受瞬時啟動的沖擊,延長其工作壽命,還提高電動機和負載設備的工作精確度,實踐證明,變頻技術用于風機、泵類設備驅動控制場合取得了顯著的節(jié)電效果,普遍節(jié)電達到30-50%。
國家對三相異步電動機運行區(qū)域作如下規(guī)定:負載率70-100%之間為經濟運行區(qū);負載率在40-70%之間為一般運行區(qū);負載率在40%以下為非經濟運行區(qū);一般負載率保持在60-100%較為理想。在電機選型設計工作中,大部分電機功率選型均有適當?shù)脑A?,另外在生產過程中的設備許多時間都是負荷不滿或運行有峰谷時間,如果采用交流電動機恒速傳動的方案運行,靠風門調節(jié)風機或靠閥門調節(jié)的泵類設備,使用效率較低,造成大量的能源浪費。
變頻調速是通過改變輸入到交流電機的電源頻率,從而達到調節(jié)交流電動機轉速的目的。根據(jù)流體力學的基本定律可知:風機(或水泵)類設備均屬平方轉矩負載,其轉速N與流量Q、壓力(揚程)H以及軸功率P具有如下關系:
Q1/Q2=N1/N2(1);H1/H2=(N1/N2)2(2);P1/P2=( N1/N2)3(3)。
Q1、 H1、 P1----風機(或水泵)在N1轉速時的流量、壓力(或揚程)、軸功率;Q2、 H2 、 P2------風機(或水泵)在N2轉速時的相似工礦條件下的流量、壓力(或揚程)、軸功率。
由(1)、(2)、(3)可知,風機(或水泵)的流量與其轉速成正比,壓力(或揚程)與其轉速的平方成正比,軸功率與其轉速的立方成正比。當風機(或水泵)轉速降低后,其軸功率所需的電功率亦可相應降低。就是說,通過調速方式改變風機風量(或泵流量),風量(或泵流量)下降一半時,即:假如N2/N1降低1/2,則P2/P1=1/8,由于軸功率(耗電)與轉速的三次方成正比,因此可節(jié)電87%(在不考慮其它因素的情況下),降低轉速可大大降低軸功率,這也是為什么變頻調速在應用上節(jié)能十分顯著的原因。
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