变频器节能计算.doc

1、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。 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. 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。变频节能什 么 是 变 频 器变 频 器 是 利 用 电 力 半 导 体 器 件 的 通 断 作 用 将 工 频 电 源 变 换 为 另 一 频 率 的 电 能 控 制 装置 。

2、 PWM 和 PAM 的 不 同 点 是 什 么PWM 是 英 文 Pulse Width Modulation(脉 冲 宽 度 调 制 )缩 写 ， 按 一 定 规 律 改 变 脉 冲列 的 脉 冲 宽 度 ， 以 调 节 输 出 量 和 波 形 的 一 种 调 值 方 式 。 PAM 是 英 文 Pulse Amplitude Modulation (脉 冲 幅 度 调 制 ) 缩 写 ， 是 按 一 定 规 律改 变 脉 冲 列 的 脉 冲 幅 度 ， 以 调 节 输 出 量 值 和 波 形 的 一 种 调 制 方 式 。 电 压 型 与 电 流 型 有 什 么 不 同变 频 器 的 主

3、 电 路 大 体 上 可 分 为 两 类 ： 电 压 型 是 将 电 压 源 的 直 流 变 换 为 交 流 的 变 频 器 ，直 流 回 路 的 滤 波 是 电 容 ； 电 流 型 是 将 电 流 源 的 直 流 变 换 为 交 流 的 变 频 器 ， 其 直 流 回 路 滤波 石 电 感 。 为 什 么 变 频 器 的 电 压 与 电 流 成 比 例 的 改 变异 步 电 动 机 的 转 矩 是 电 机 的 磁 通 与 转 子 内 流 过 电 流 之 间 相 互 作 用 而 产 生 的 ， 在 额 定频 率 下 ， 如 果 电 压 一 定 而 只 降 低 频 率 ， 那 么 磁 通 就 过

4、 大 ， 磁 回 路 饱 和 ， 严 重 时 将 烧 毁 电机 。 因 此 ， 频 率 与 电 压 要 成 比 例 地 改 变 ， 即 改 变 频 率 的 同 时 控 制 变 频 器 输 出 电 压 ， 使 电动 机 的 磁 通 保 持 一 定 ， 避 免 弱 磁 和 磁 饱 和 现 象 的 产 生 。 这 种 控 制 方 式 多 用 于 风 机 、 泵 类节 能 型 变 频 器 。 电 压 下 降 影 响2电 动 机 使 用 工 频 电 源 驱 动 时 ， 电 压 下 降 则 电 流 增 加 ； 对 于 变 频 器 驱 动 ， 如 果 频 率 下降 时 电 压 也 下 降 ， 那 么 电 流

5、 是 否 增 加 ？ 频 率 下 降 （ 低 速 ） 时 ,如 果 输 出 相 同 的 功 率 ,则 电 流 增 加 ,但 在 转 矩 一 定 的 条 件 下 ,电流 几 乎 不 变 。 采 用 变 频 器 对 电 机 影 响采 用 变 频 器 运 转 时 ， 电 机 的 起 动 电 流 、 起 动 转 矩 怎 样 ？ 采 用 变 频 器 运 转 ， 随 着 电 机 的 加 速 相 应 提 高 频 率 和 电 压 ， 起 动 电 流 被 限 制 在 150%额定 电 流 以 下 (根 据 机 种 不 同 ， 为 125%200%)。 用 工 频 电 源 直 接 起 动 时 ， 起 动 电 流

6、为67 倍 ， 因 此 ， 将 产 生 机 械 电 气 上 的 冲 击 。 采 用 变 频 器 传 动 可 以 平 滑 地 起 动 (起 动 时间 变 长 )。 起 动 电 流 为 额 定 电 流 的 1.21.5 倍 ， 起 动 转 矩 为 70%120%额 定 转 矩 ； 对 于带 有 转 矩 自 动 增 强 功 能 的 变 频 器 ， 起 动 转 矩 为 100%以 上 ， 可 以 带 全 负 载 起 动 。 V/f 模 式 是 什 么 意 思频 率 下 降 时 电 压 V 也 成 比 例 下 降 ， 这 个 问 题 已 在 回 答 4 说 明 。 V 与 f 的 比 例 关 系是 考

7、虑 了 电 机 特 性 而 预 先 决 定 的 ， 通 常 在 控 制 器 的 存 储 装 置 （ ROM） 中 存 有 几 种 特 性 ，可 以 用 开 关 或 标 度 盘 进 行 选 择 按 比 例 地 改 V 和 f 时 ， 电 机 的 转 矩 如 何 变 化频 率 下 降 时 完 全 成 比 例 地 降 低 电 压 ， 那 么 由 于 交 流 阻 抗 变 小 而 直 流 电 阻 不 变 ， 将 造成 在 低 速 下 产 生 地 转 矩 有 减 小 的 倾 向 。 因 此 ， 在 低 频 时 给 定 V/f,要 使 输 出 电 压 提 高一 些 ,以 便 获 得 一 定 地 起 动 转

8、矩 ,这 种 补 偿 称 增 强 起 动 。 可 以 采 用 各 种 方 法 实 现 ,有 自动 进 行 的 方 法 、 选 择 V/f 模 式 或 调 整 电 位 器 等 方 法 60 赫 兹 以 下 的 输 出 功 率在 说 明 书 上 写 着 变 速 范 围 606Hz， 即 10： 1， 那 么 在 6Hz 以 下 就 没 有 输 出 功 率 吗 ？在 6Hz 以 下 仍 可 输 出 功 率 ， 但 根 据 电 机 温 升 和 起 动 转 矩 的 大 小 等 条 件 ， 最 低 使 用频 率 取 6Hz 左 右 ， 此 时 电 动 机 可 输 出 额 定 转 矩 而 不 会 引 起 严

9、 重 的 发 热 问 题 。 变 频 器 实际 输 出 频 率 （ 起 动 频 率 ） 根 据 机 种 为 0.53Hz. 60 赫 兹 转 矩 能 否 固 定3对 于 一 般 电 机 的 组 合 是 在 60Hz 以 上 也 要 求 转 矩 一 定 ， 是 否 可 以 ？ 通 常 情 况 下 时 不 可 以 的 。 在 60Hz 以 上 （ 也 有 50Hz 以 上 的 模 式 ） 电 压 不 变 ， 大 体为 恒 功 率 特 性 ， 在 高 速 下 要 求 相 同 转 矩 时 ， 必 须 注 意 电 机 与 变 频 器 容 量 的 选 择 。 所 谓 开 环 是 什 么 意 思给 所 使

10、用 的 电 机 装 置 设 速 度 检 出 器 （ PG） ， 将 实 际 转 速 反 馈 给 控 制 装 置 进 行 控 制的 ， 称 为 “闭 环 ”， 不 用 PG 运 转 的 就 叫 作 “开 环 ”。 通 用 变 频 器 多 为 开 环 方 式 ， 也有 的 机 种 利 用 选 件 可 进 行 PG 反 馈 . 实 际 转 速 对 于 给 定 速 度 有 偏 差 时 如 何 办开 环 时 ， 变 频 器 即 使 输 出 给 定 频 率 ， 电 机 在 带 负 载 运 行 时 ， 电 机 的 转 速 在 额 定 转 差率 的 范 围 内 （ 1%5%） 变 动 。 对 于 要 求 调

11、速 精 度 比 较 高 ， 即 使 负 载 变 动 也 要 求 在 近 于 给定 速 度 下 运 转 的 场 合 ， 可 采 用 具 有 PG 反 馈 功 能 的 变 频 器 （ 选 用 件 ） 。 用 带 有 PG 的 电 机 ， 反 馈 后 速 度 精 度 能 提 高 吗具 有 PG 反 馈 功 能 的 变 频 器 ， 精 度 有 提 高 。 但 速 度 精 度 的 植 取 决 于 PG 本 身 的 精度 和 变 频 器 输 出 频 率 的 分 辨 率 。 失 速 防 止 功 能 是 什 么 意 思如 果 给 定 的 加 速 时 间 过 短 ， 变 频 器 的 输 出 频 率 变 化 远

12、远 超 过 转 速 （ 电 角 频 率 ） 的 变化 ， 变 频 器 将 因 流 过 过 电 流 而 跳 闸 ， 运 转 停 止 ， 这 就 叫 作 失 速 。 为 了 防 止 失 速 使 电 机 继续 运 转 ， 就 要 检 出 电 流 的 大 小 进 行 频 率 控 制 。 当 加 速 电 流 过 大 时 适 当 放 慢 加 速 速 率 。 减速 时 也 是 如 此 。 两 者 结 合 起 来 就 是 失 速 功 能 。 加 速 时 间 与 减 速 时 间 意 义 有 加 速 时 间 与 减 速 时 间 可 以 分 别 给 定 的 机 种 ， 和 加 减 速 时 间 共 同 给 定 的 机

13、 种 ， 这 有什 么 意 义 ？ 加 减 速 可 以 分 别 给 定 的 机 种 ， 对 于 短 时 间 加 速 、 缓 慢 减 速 场 合 ， 或 者 对 于 小 型 机 床需 要 严 格 给 定 生 产 节 拍 时 间 的 场 合 是 适 宜 的 ， 但 对 于 风 机 传 动 等 场 合 ， 加 减 速 时 间 都 较长 ， 加 速 时 间 和 减 速 时 间 可 以 共 同 给 定 。 什 么 是 再 生 制 动电 动 机 在 运 转 中 如 果 降 低 指 令 频 率 ， 则 电 动 机 变 为 异 步 发 电 机 状 态 运 行 ， 作 为 制 动器 而 工 作 ， 这 就 叫

14、作 再 生 （ 电 气 ） 制 动 。 4是 否 能 得 到 更 大 的 制 动 力从 电 机 再 生 出 来 的 能 量 贮 积 在 变 频 器 的 滤 波 电 容 器 中 ， 由 于 电 容 器 的 容 量 和 耐 压 的关 系 ， 通 用 变 频 器 的 再 生 制 动 力 约 为 额 定 转 矩 的 10%20%。 如 采 用 选 用 件 制 动 单 元 ，可 以 达 到 50%100%。 请 说 明 变 频 器 的 保 护 功 能保 护 功 能 可 分 为 以 下 两 类 ： （ 1） 检 知 异 常 状 态 后 自 动 地 进 行 修 正 动 作 ， 如 过 电 流 失 速 防 止

15、 ， 再 生 过 电 压 失速 防 止 。 （ 2） 检 知 异 常 后 封 锁 电 力 半 导 体 器 件 PWM 控 制 信 号 ， 使 电 机 自 动 停 车 。 如 过 电流 切 断 、 再 生 过 电 压 切 断 、 半 导 体 冷 却 风 扇 过 热 和 瞬 时 停 电 保 护 等 。 变 频 器 保 护 如 何 工 作为 什 么 用 离 合 器 连 续 负 载 时 ， 变 频 器 的 保 护 功 能 就 动 作 ？ 用 离 合 器 连 接 负 载 时 ， 在 连 接 的 瞬 间 ， 电 机 从 空 载 状 态 向 转 差 率 大 的 区 域 急 剧 变 化 ，流 过 的 大 电

16、流 导 致 变 频 器 过 电 流 跳 闸 ， 不 能 运 转 。 变 频 器 终 止 原 因在 同 一 工 厂 内 大 型 电 机 一 起 动 ， 运 转 中 变 频 器 就 停 止 ， 这 是 为 什 么 ？ 电 机 起 动 时 将 流 过 和 容 量 相 对 应 的 起 动 电 流 ， 电 机 定 子 侧 的 变 压 器 产 生 电 压 降 ， 电机 容 量 大 时 此 压 降 影 响 也 大 ， 连 接 在 同 一 变 压 器 上 的 变 频 器 将 做 出 欠 压 或 瞬 停 的 判 断 ，因 而 有 时 保 护 功 能 （ IPE） 动 作 ， 造 成 停 止 运 转 。 什 么

17、是 变 频 分 辨 率 ？ 有 什 么 意 义 ？对 于 数 字 控 制 的 变 频 器 ， 即 使 频 率 指 令 为 模 拟 信 号 ， 输 出 频 率 也 是 有 级 给 定 。 这 个级 差 的 最 小 单 位 就 称 为 变 频 分 辨 率 。 变 频 分 辨 率 通 常 取 值 为 0.0150.5Hz.例 如 ， 分 辨 率 为 0.5Hz， 那 么 23Hz 的 上 面可 变 为 23.5、 24.0 Hz， 因 此 电 机 的 动 作 也 是 有 级 的 跟 随 。 这 样 对 于 像 连 续 卷 取 控 制的 用 途 就 造 成 问 题 。 在 这 种 情 况 下 ， 如

18、果 分 辨 率 为 0.015Hz 左 右 ， 对 于 4 级 电 机 1个 级 差 为 1r/min 以 下 ， 也 可 充 分 适 应 。 另 外 ， 有 的 机 种 给 定 分 辨 率 与 输 出 分 辨 率 不 相同 。 5装 设 变 频 器 时 安 装 方 向 是 否 有 限 制变 频 器 内 部 和 背 面 的 结 构 考 虑 了 冷 却 效 果 的 ， 上 下 的 关 系 对 通 风 也 是 重 要 的 ， 因 此 ，对 于 单 元 型 在 盘 内 、 挂 在 墙 上 的 都 取 纵 向 位 ， 尽 可 能 垂 直 安 装 。 不 采 用 软 启 动 可 以 吗不 采 用 软 起

19、 动 ， 将 电 机 直 接 投 入 到 某 固 定 频 率 的 变 频 器 时 是 否 可 以 ？ 在 很 低 的 频 率 下 是 可 以 的 ， 但 如 果 给 定 频 率 高 则 同 工 频 电 源 直 接 起 动 的 条 件 相 近 。将 流 过 大 的 起 动 电 流 （ 67 倍 额 定 电 流 ） ， 由 于 变 频 器 切 断 过 电 流 ， 电 机 不 能 起 动 。 运 行 中 注 意 问 题电 机 超 过 60Hz 运 转 时 应 注 意 什 么 问 题 ？ 超 过 60Hz 运 转 时 应 注 意 以 下 事 项 (1)机 械 和 装 置 在 该 速 下 运 转 要 充

20、 分 可 能 （ 机 械 强 度 、 噪 声 、 振 动 等 ） 。 （ 2） 电 机 进 入 恒 功 率 输 出 范 围 ， 其 输 出 转 矩 要 能 够 维 持 工 作 （ 风 机 、 泵 等 轴 输出 功 率 于 速 度 的 立 方 成 比 例 增 加 ， 所 以 转 速 少 许 升 高 时 也 要 注 意 ） 。 (3) 产 生 轴 承 的 寿 命 问 题 ， 要 充 分 加 以 考 虑 。 （ 4） 对 于 中 容 量 以 上 的 电 机 特 别 是 2 极 电 机 ， 在 60Hz 以 上 运 转 时 要 与 厂 家 仔细 商 讨 。 变 频 器 可 以 传 动 齿 轮 电 机

21、吗 ？根 据 减 速 机 的 结 构 和 润 滑 方 式 不 同 ， 需 要 注 意 若 干 问 题 。 在 齿 轮 的 结 构 上 通 常 可 考虑 7080Hz 为 最 大 极 限 ， 采 用 油 润 滑 时 ， 在 低 速 下 连 续 运 转 关 系 到 齿 轮 的 损 坏 等 。 变 频 器 能 驱 动 单 项 电 机 吗变 频 器 能 用 来 驱 动 单 相 电 机 吗 ？ 可 以 使 用 单 相 电 源 吗 ？ 机 基 本 上 不 能 用 。 对 于 调 速 器 开 关 起 动 式 的 单 相 电 机 ， 在 工 作 点 以 下 的 调 速 范 围 时将 烧 毁 辅 助 绕 组 ；

22、 对 于 电 容 起 动 或 电 容 运 转 方 式 的 ， 将 诱 发 电 容 器 爆 炸 。 变 频 器 的 电 源 通常 为 3 相 ， 但 对 于 小 容 量 的 ， 也 有 用 单 相 电 源 运 转 的 机 种 。 变 频 器 本 身 消 耗 的 功 率 有 多 少 ？6它 与 变 频 器 的 机 种 、 运 行 状 态 、 使 用 频 率 等 有 关 ， 但 要 回 答 很 困 难 。 不 过 在60Hz 以 下 的 变 频 器 效 率 大 约 为 94%96%， 据 此 可 推 算 损 耗 ， 但 内 藏 再 生 制 动 式 （ FR-K） 变 频 器 ， 如 果 把 制 动

23、时 的 损 耗 也 考 虑 进 去 ， 功 率 消 耗 将 变 大 ， 对 于 操 作 盘 设 计 等 必须 注 意 。 为 什 么 不 能 在 660Hz 全 区 域 连 续 运 转 使 用一 般 电 机 利 用 装 在 轴 上 的 外 扇 或 转 子 端 环 上 的 叶 片 进 行 冷 却 ， 若 速 度 降 低 则 冷 却 效果 下 降 ， 因 而 不 能 承 受 与 高 速 运 转 相 同 的 发 热 ， 必 须 降 低 在 低 速 下 的 负 载 转 矩 ， 或 采 用容 量 大 的 变 频 器 与 电 机 组 合 ， 或 采 用 专 用 电 机 。 使 用 带 制 动 器 的 电

24、机 时 应 注 意 什 么制 动 器 励 磁 回 路 电 源 应 取 自 变 频 器 的 输 入 侧 。 如 果 变 频 器 正 在 输 出 功 率 时 制 动 器 动作 ， 将 造 成 过 电 流 切 断 。 所 以 要 在 变 频 器 停 止 输 出 后 再 使 制 动 器 动 作 。 电 机 不 动 原 因想 用 变 频 器 传 动 带 有 改 善 功 率 因 数 用 电 容 器 的 电 机 ， 电 机 却 不 动 ， 清 说 明 原 因 变 频 器 的 电 流 流 入 改 善 功 率 因 数 用 的 电 容 器 ， 由 于 其 充 电 电 流 造 成 变 频 器 过 电 流(OCT),

25、所 以 不 能 起 动 ， 作 为 对 策 ， 请 将 电 容 器 拆 除 后 运 转 ， 甚 至 改 善 功 率 因 数 ， 在 变频 器 的 输 入 侧 接 入 AC 电 抗 器 是 有 效 的 。 变 频 器 的 寿 命 有 多 久 ？变 频 器 虽 为 静 止 装 置 ， 但 也 有 像 滤 波 电 容 器 、 冷 却 风 扇 那 样 的 消 耗 器 件 ， 如 果 对 它们 进 行 定 期 的 维 护 ， 可 望 有 10 年 以 上 的 寿 命 。 风 扇 问 题变 频 器 内 藏 有 冷 却 风 扇 ， 风 的 方 向 如 何 ？ 风 扇 若 是 坏 了 会 怎 样 ？ 对 于

26、小 容 量 也 有 无 冷 却 风 扇 的 机 种 。 有 风 扇 的 机 种 ， 风 的 方 向 是 从 下 向 上 ， 所 以 装设 变 频 器 的 地 方 ， 上 、 下 部 不 要 放 置 妨 碍 吸 、 排 气 的 机 械 器 材 。 还 有 ， 变 频 器 上 方 不 要放 置 怕 热 的 零 件 等 。 风 扇 发 生 故 障 时 ， 由 电 扇 停 止 检 测 或 冷 却 风 扇 上 的 过 热 检 测 进 行 保护 电 容 器 寿 命 判 断滤 波 电 容 器 为 消 耗 品 ， 那 么 怎 样 判 断 它 的 寿 命 ？ 7作 为 滤 波 电 容 器 使 用 的 电 容 器

27、 ， 其 静 电 容 量 随 着 时 间 的 推 移 而 缓 缓 减 少 ， 定 期 地 测量 静 电 容 量 ， 以 达 到 产 品 额 定 容 量 的 85%时 为 基 准 来 判 断 寿 命 。 安 装 方 向装 设 变 频 器 时 安 装 方 向 是 否 有 限 制 。 应 基 本 收 藏 在 盘 内 ， 问 题 是 采 用 全 封 闭 结 构 的 盘 外 形 尺 寸 大 ， 占 用 空 间 大 ， 成 本 比较 高 。 其 措 施 有 ： （ 1） 盘 的 设 计 要 针 对 实 际 装 置 所 需 要 的 散 热 ； （ 2） 利 用 铝 散 热 片 、 翼 片 冷 却 剂 等 增

28、 加 冷 却 面 积 ； （ 3） 采 用 热 导 管 。 此 外 ， 已 开 发 出 变 频 器 背 面 可 以 外 露 的 型 式 。 变 频 器 容 量想 提 高 原 有 输 送 带 的 速 度 ， 以 80Hz 运 转 ， 变 频 器 的 容 量 该 怎 样 选 择 ？ 设 基 准 速 度 为 50Hz,50Hz 以 上 为 恒 功 率 输 出 特 性 。 像 输 送 带 这 样 的 恒 转 矩 特 性 负载 增 速 时 ， 容 量 需 要 增 大 为 80/50 1.6 倍 。 电 机 容 量 也 像 变 频 器 一 样 增 大 变 频 调 速 节 能 装 置 的 节 能 原 理1、

29、 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

30、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 COS ， Q=S

31、 SIN ， 其 中 S 视 在 功 率 ， P 有 功 功 率 ， Q 无 功 功 率 ，COS 功 率 因 数 ， 可 知 COS 越 大 ， 有 功 功 率 P 越 大 ， 普 通 水 泵 电 机 的 功 率 因 数 在80.6-0.7 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 ， COS 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

32、 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 。

33、 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

34、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 ，

35、 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

36、 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 。 91.1 变频器工作原理 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1.1 变频器工作原理 变频器电路基本工作原理

37、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

38、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10排量靠出口阀调节，

39、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。 2、变频器的应用2.1 变频器在水泵上的应用 我公司第一台变频器是用在污水提升泵上的，型号是 FRN75-P74 的日本富士产品。由于当时对变频器的性能，可靠性等并不十分了解，所以在污水提升泵上应用变频器属于试验性质的。第一台变频器投用后，电机工作电流下降了近 5

40、0%，电机运行温度明显下降，机械磨损减少了，维护工作量也减少了，运行中发现，变频器各种保护功能可靠，消除了因电机过载或单相运行而烧毁电机的现象，确保了安全运行。 根据污水提升泵应用变频器的效果，我公司又在生活饮用水和生活热水泵上安装了变频调速器。饮用水和热水泵电机的功率分别是 55 kw 和 37kw，白天用水量大，需将泵的出口阀全打开，而夜间用水量较小，需适当关小出口阀，而关小出阀的后果是造成泵憋压，管网被憋漏的情况也时有发生，为了解决以上问题在饮用水和热水泵上分别安装了变频器，采用了恒压闭环控制方案。投用后，运行平稳，未出现任何故障，即解决了憋压问题又收到了较好的节电效果。2.2 变频器在

41、油泵上的应用 我公司共有各类油泵上百台，总装机容量为近万 kw，其中，最大电机容量为 500kw。在近几年的工艺改造过程中，为了适应今后生产发展的需要，泵和电机的富裕量都较大，以常减压装置为例，主要机泵的能力可以达到每年加工原油 250104 t。而实际生产中，每年的实际加工量为（l00140）104t。调查结果表明，泵的功率消耗在泵出口阀和控制阀上为 30%60%。所以在油泵上应用变频器将有较大的节能潜力。 2.3 变频器在风机上的应用 11由于锅炉是炼油企业的主要动力，而锅炉鼓风机是锅炉系统主要耗电设备，运行中常有风机震动，轴温过高等现象，所以在鼓风机上安装变频器具有重要意义。选用的变频调

42、速装置应具备多种保护功能，才能较好的保障锅炉运行的安全性和可靠性。经过对锅炉运行状况的调查和认真分析，认为在锅炉鼓风机安装变频器，须在技术上解决以下问题： （l）锅炉的安全运行是全公司动力的根本保证，虽然变频调速装置是可靠的， 但发生问题时，须确保锅炉安全供汽。所以，必须实现工频一变频调速运行的自动切换。 （2）锅炉风机的拖动电机容量为 135kw，对于这种大惯量负荷的风机，可能存在扭曲共振。运行中，一旦发生共振，将严重损坏风机和拖动电机。所以，必须计算风机一电机连接轴系扭振临界转速以及采取相应的技术措施。 针对以上问题，采取了如下办法： （1）设置了由工频切换至变频及变频切至工频的快速瞬时切

43、换工能。 经过现场试验及实际应用，切换功能保证了工频一变频间快速瞬时互相切换，能够满足风机运行过程中的切换要求。（2）为了进一步分析风机一电机系统是否可能存在扭曲共振问题，经查阅有关资料及结构图，获得了风机一电机轴系扭振固有频率为：第一阶扭振固有频率为 1222.4Hz，第二阶为 3867.4Hz。由此可以得出，在 050HZ 调速绝不会出现扭曲共振。锅炉鼓风机安装变频器后，收到了以下效果：（1）适当降低炉膛压力可以大幅度地降低风机电耗。当锅炉负荷均为 50 t/h，燃烧工况及操作条件相似的情况下，安装变频器前后的电机电流由 180A 降为 90A，按年 8000h计算，年节电 30104kw

44、?h。 （2）由于操作控制调节系统的改善，使燃烧工况趋于低氧燃烧，提高了锅炉热效率。风机变频安装前，锅炉风量控制手段是调节风机入口挡板和火嘴风门，入口挡板的调节方法即不灵活又十分粗略，无法进行风量的准确调节，为此，操作中风量往往过大。实现变频调速后，锅炉燃烧过程中氧含量的控制十分方便准确。在操作室就可以对锅炉燃烧所需12的风量进行微量调节，使燃烧工况趋于低氧燃烧，过剩空气系数由 1.2 降为 1.1，锅炉热效率提高 0.8 个百分点，降低了燃料消耗，年节约燃烧油 200500t。 （3）提高了功率因数。变频调速装置上增加了直流电抗器附件，这样即可以防止变频器产生的高次谐波污染电源，也可防止冲击

45、电流，保护整流模块。并使功率因数提高到0.95 以上。经过几年时间的运行，证明变频调速技术可靠，节电效果显著，可以推广应用。在化工行业安装在常减压、催化裂化、气体分馏、气体储运、油品储运、锅炉、加热炉风机、供水泵上等。有的采用了闭环控制，有的采用了开环控制，均以转速调节流量，泵出口阀、调节阀全开，取得了较大的节电效果。13变频调速节能量的计算方法时间：2009-12-16 09:26:19 来源：工控网 作者：杜俊明一、概述据统计，全世界的用电量中约有 60%是通过电动机来消耗的。由于考虑起动、过载、安全系统等原因，高效的电动机经常在低效状态下运行，采用变频器对交流异步电动机进行调速控制，可使

46、电动机重新回到高效的运行状态，这样可节省大量的电能。生产机械中电动机的负载种类千差万别，为便于分析研究，将负载分为平方转矩恒转矩和恒功率等几类机械特性，本文仅对平方转矩恒转矩负载的节能进行估算。所谓估算，即在变频器投运前，对使用了变频器后的节能效果进行的计算预测。变频器一旦投运后，用电工仪表测量系统的节能量更为准确。现假定，电动机系统在使用变频器调速前后的功率因数基本相同，且变频器的效率为 95%。在设计过程中过多考虑建设前，后长期工艺要求的差异，使裕量过大。如火电设计规程 SDJ-79 规定，燃煤锅炉的鼓风机,引风机的风量裕度分别为 5%和 510%，风压裕度为10%和 10%15%，设计过

47、程中很难计算管网的阻力，并考虑长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总把系统的最大风量和风压裕量作为选型的依据，但风机的系列是有限的，往往选不到合适的风机型号就往上靠，大 20%30%的比较常见。生产中实际操作时，对于离心风机泵类负载常用阀门、挡板进行节流调节，则增加了管路系统的阻尼，造成电能的浪费；对于恒转矩负载常用电磁调速器液力耦合器进行调节，这两种调速方式效率较低，而且，转速越低，效率也越低。由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变,也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变，因此要想精确地计算系统的节能是困难的，在一定程度上影响了变频调速节能的实施。本文介绍用以下的公式来进行节能的估算。二

48、、节能的估算1、风机、泵类平方转矩负载的变频调速节能风机、泵类通用设备的用电占电动机用电的50%左右,那就意味着占全国用电量的 30%。采用电动机变频调速来调节流量，比用挡板阀门之类来调节，可节电 20%50%，如果平均按 30%计算，节省的电量为全国总用电量的9%，这将产生巨大的社会效益和经济效益。生产中，对风机水泵常用阀门、挡板进行节流调节，增加了管路的阻尼，电机仍旧以额定速度运行，这时能量消耗较大。如果用变频器对风机泵类设备进行调速控制，不需要再用阀门、挡板进行节流调节，将阀门、挡板14开到最大，管路阻尼最小，能耗也大为减少。节能量可用 GB12497三相异步电动机经济运行强制性国家标准

49、实施监督指南中的计算公式，即：也应先计算原系统节流调节时消耗的电能，再与系统变频调速后消耗的电能相减，这不正好是（2）式分子的表示式。因此，要准确地计算节能，还需使用（1）式计算系统节流调节时消耗的电能。2、恒转矩类负载的调速节能15恒转矩负载变频调速一般都用于满足工艺需要的调速，不用变频调速就得采用其他方式调速，如调压调速电磁调速绕线式电机转子串电阻调速等。由于这些调速是耗能的低效调速方式，使用高效调速方式的变频调速后，可节省因调速消耗的转差功率，节能率也是很可观的。3、电磁调速系统电磁调速系统由鼠笼异步电机、转差离合器、测速电机和控制装置组成，通过改变转差离合器的激磁电流来实现调速。转差离合器的本身的损耗是由主动部分的风阻磨擦损耗及从动部分的机械磨擦损所产生的。如果考虑这些损耗与转差离合器的激磁功率相平衡，且忽略不计的话，转差离合器的输入输出功率可由下式计算：16电磁调速电机为鼠笼式电机，由于输入功率和转矩均保持不变，鼠笼式电机的功率保持不变。损耗以有功的形式表达出来，损耗功率通过转差离合器涡流发热并由电枢上的风叶散发出去。由损耗功率公式（10）可以清楚看到，电磁调速电机的转速越低，浪费能源越大，然而生产机械的转速通常不在最大转速下运行，变频调速是一种改变旋转磁场同