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电机系统节能改造—电机转速
2016-8-2

电机是一种应用量大、使用范围广的高耗能动力设备。据统计 ,我国的总装机容量约为4亿千瓦 ,年耗电量约为6000亿kwh ,约占工业用电的70—80%。我国以中小型电机为主 ,约占80% ,而中小型电机耗损的电量却占总损耗量的90%。电机在我国的实际应用中 ,同国外相比差距很大 ,机组效率为75% ,比国外低10%;系统运行效率为30—40% ,比国际先进水平低20—30%。因 此在我国中小型电机具有极大的节能潜力 ,推行电机节能势在必行。

由于异步电机结构简单、制造方便、价格低廉、坚固耐用、运行可靠 ,可用于恶劣的环境等优点 ,在工农业生产中得到了广泛的应用。特别是对各行各业的泵类和风机的拖动上  非彼莫属 ,因 此 ,拖动泵类和风机的电机节能工作倍受重视。

随着科学技术的飞速发展 ,特别是电力电子技术、微电子技术、自动控制技术的高度发展和应用使变频器的节能效果更为显著。它不但能实现无级调速 ,而且在负载不同时 ,始终高效运行 ,有良好的动态特性 ,能实现高性能、高可靠性、高精度的自动控制。相对于其它调速方式(如:降压调速、变极调速、滑差调速、交流串级调速等) ,变频调速性能稳定、调速范围广、效率高 ,随着现代控制理论和电力电子技术的发展 ,交流变频调速技术日臻完善 ,它已成为交流电机调速的最新潮流。变频调速装置(变频器)已在工业领域得到广泛应用。

使用变频器调速信号传递快、控制系统时滞小、反应灵敏、调节系统控制精度高、使用方便、有利于提高产量、保证质量、降低生产成本 ,因 而使用变频器是厂、矿企业节能降耗的首选产品。

变频电机节电器是一种革命性的新一代电机专用控制产品 ,基于微处理器数字控制技术 ,通过其内置的专用节电优化控制软件 ,动态调整电机运行工程中的电压和电流 ,在不改变电机转速的条件下 ,保证电机的输出转矩与负荷需求精确匹配 ,从而有效避免电机因 出力过度造成的电能浪费。

交流电动机是当前应用最广泛的电机 ,约占各类电动机总数的85% ,它具有结构简单、价廉、不需维护等优点 ,但它的弱点是调速困难 ,因 而在许多应用场合受到限制或借助机械方式来实现调速。

变频器就负载类型而言主要有两方面的典型应用:1、恒转矩应用;2、变转矩应用。就应用的目的而言主要有:1、以改进工艺为主要目的 ,确保工艺过程中的最佳转速、不同负载下的最佳转速以及准确定位等。以其优良的调速性能 ,提高生产率、提高产品质量、提高舒适性 ,使设备合理化 ,适应或改善环境等。2、以节能为主要目的——以流量或压力需要调节的风机、泵类机械的转速控制来实现节能改造效果非常显著。

二、变频调速的原理

在企业所使用的耗电设备中风机、水泵、空压机、液压油泵、循环泵等电机类负载占绝大多数。由受到技术条件限制 ,这类负载的流量、压力或风量控制系统几乎全部是阀控系统 ,即电机由额定转速驱动运转 ,系统提供的流量、压力或风量恒定 ,当设备工作需求发生变化时 ,由设在出口端的溢流、溢压阀或比例调节来调节负载流量、压力或风量、从而满足设备工况变化的需要。而经溢流溢压阀或比例调节阀溢流溢压后 ,会释放大量的能量 ,这部分耗散的能量实际上  是电机从电网吸收能量中的一部分 ,造成了电能极大的浪费。从这类负载的工作特性可知 ,其电机功率与转速立方成正比 ,而转速又与频率成正比。如果我们改变电机的工作方式 ,让它不总是在额定工作频率下运转 ,而是改由变频调整控制系统进行启停控制和调整运行 ,则其转速就可以在0~2900r/min的范围内连续可调 ,即输出的流量、压力或风量也随之可在0~100%范围内连续可调 ,使之与负载的工作需要求精确匹配 ,从而达到节能降耗的目的。

交流电机转速如下:n=60f(1-s)/p

式中:n=电机转速

f=电源频率

p=电机的极对数

s=转差率

由式可见 ,交流电动机的同步转速n与电源频率f成正比 ,所以改变电源频率就能改变电机转速 ,从而实现调速的目的。

三、变频调速节电原理

变频调速节电 ,顾名思义 ,变频调速才能节电。下面主要对两类典型负载应用的节电原理作一下分析。

(1)、恒转矩负载类应用

恒转矩负载即不管转速如何变化 ,负载转矩是恒定的。

如下公式:P=K*T*N

K=系数

P=轴功率

T=负载转矩

N=转速

从上  述公式可以看到 ,轴功率与电机的转速成正比 ,当由于工艺的需要而调整电机速度时 ,自然可以达到相应比例节电的目的。

(2)、变转矩负载类应用

离心风机、泵类是属于典型的变转矩负载 ,其工作特点是:大多数是长期连续运行 ,由于负载转矩与转速的平方成正比 ,所以一旦转速超过额定转速 ,就会造成电机的严重过载 ,因 此风机、泵类一般不超过额定频率运行。

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