1、变频调速技术的作用和节能原理
变频调速运行是根据负载转速的变化要求,通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的,以获得合理的电机运行工况。在不同的转速情况下,均保持较高的运行效率,不仅降低了电能消耗,同时能改善启动性能,保护电机及负载设备免受瞬时启动的冲击,延长其工作寿命,还提高电动机和负载设备的工作精确度,实践证明,变频技术用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果,普遍节电达到30-50%。
国家对三相异步电动机运行区域作如下规定:负载率70-100%之间为经济运行区;负载率在40-70%之间为一般运行区;负载率在40%以下为非经济运行区;一般负载率保持在60-100%较为理想。在电机选型设计工作中,大部分电机功率选型均有适当的裕量,另外在生产过程中的设备许多时间都是负荷不满或运行有峰谷时间,如果采用交流电动机恒速传动的方案运行,靠风门调节风机或靠阀门调节的泵类设备,使用效率较低,造成大量的能源浪费。
变频调速是通过改变输入到交流电机的电源频率,从而达到调节交流电动机转速的目的。根据流体力学的基本定律可知:风机(或水泵)类设备均属平方转矩负载,其转速N与流量Q、压力(扬程)H以及轴功率P具有如下关系:
Q1/Q2=N1/N2(1);H1/H2=(N1/N2)2(2);P1/P2=( N1/N2)3(3)。
Q1、 H1、 P1----风机(或水泵)在N1转速时的流量、压力(或扬程)、轴功率;Q2、 H2 、 P2------风机(或水泵)在N2转速时的相似工矿条件下的流量、压力(或扬程)、轴功率。
由(1)、(2)、(3)可知,风机(或水泵)的流量与其转速成正比,压力(或扬程)与其转速的平方成正比,轴功率与其转速的立方成正比。当风机(或水泵)转速降低后,其轴功率所需的电功率亦可相应降低。就是说,通过调速方式改变风机风量(或泵流量),风量(或泵流量)下降一半时,即:假如N2/N1降低1/2,则P2/P1=1/8,由于轴功率(耗电)与转速的三次方成正比,因此可节电87%(在不考虑其它因素的情况下),降低转速可大大降低轴功率,这也是为什么变频调速在应用上节能十分显著的原因。
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