試述電機變頻控制節(jié)能技術及應用

1、試述電機變頻控制節(jié)能技術及應用摘要：為貫徹落實國務院提出的“節(jié)能減排”的重要指示，財政部、 國家發(fā)展改革委將組織開展高效電機推廣，將電機系統(tǒng)的節(jié)能問題放在很 重要的位置，變頻電機控制節(jié)能也有了廣闊的發(fā)展空間。目前我國電力能 源利用效率較低、消耗高、浪費大，電力供應形勢嚴峻，發(fā)展變頻節(jié)能電 機勢在必行。關鍵詞：交流電機；風機；變頻控制一、電機變頻控制節(jié)能技術的特點和適用范圍1.1電機變頻控制技術的特點電機變頻控制技術的主要特點是能夠有效控制電路，并且其使用過程 中能夠產(chǎn)生較小的成本，再加上其制作機械硬度剛好，在傳遞的過程中平 滑低速，已經(jīng)得到社會中各個行業(yè)的認可。但是其中也存在一定的弊端， 變頻

2、電機系統(tǒng)性能不高，轉矩利用率不高，穩(wěn)定性會因為定子電阻和逆變 器死去效應的存在變差的特點。1.2電機變頻控制節(jié)能技術的適用范圍電機變頻控制節(jié)能技術被廣泛應用于多個行業(yè)，例如：電力企業(yè)、鋼 鐵行業(yè)、化工行業(yè)等，社會中的這些行業(yè)主要是利用電機變頻控制節(jié)能技 術來降低生產(chǎn)中的成本，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，減少勞動力的使用，從而提 高產(chǎn)品的質量。電機變頻控制節(jié)能技術適用范圍廣泛，但是其中對客觀條 件的要求較高。例如，通過轉變工程施工狀況參數(shù)來提高電能的利用率， 從而將企業(yè)經(jīng)濟效益提高。在節(jié)約電能方面主要采用的是將工程運行參數(shù) 中存在不合理的參數(shù)去除。在降低頻率方面主要與以下幾點有關：（1） 電機的負載率。通

3、過降低電機的負載率來提高電能的使用率。（2）最初 運行工況參數(shù)值的合理程度。其主要體現(xiàn)在電機的流量和轉速等因素，當 這些因素值越大時，就會節(jié)省越多的電能，反之則節(jié)約電能量越少。（3） 最初的調整方式和調速方式。其主要體現(xiàn)在調整方式方面，其中調整方式 主要是采用進出口閥門的方式和變頻的方式，如果采用進出口閥門的方式 則會加大電能的浪費程度；如果使用變頻調速的方式，除了能夠減少人工 勞動力之外還能夠保障電機的穩(wěn)定運行，節(jié)約電能。傳統(tǒng)的滑差電機方式 不僅電能浪費情況嚴重，其生產(chǎn)效率低下，它與變頻電機控制技術是無法 比擬的。（4）電機本身采用的工作方式。電機自身的工作方式?jīng)Q定其電 能的消耗程度，因此，

4、企業(yè)必須結合自身實際情況來選擇電機運作方式， 用最適合的運作方式來達到最佳的節(jié)能狀態(tài)。二、電機變頻控制的節(jié)能方式分析2.1電機的變頻節(jié)能由于電流和現(xiàn)實生活中的水流存在很多的相似之處，所以可以借用水 流的研究來研究電流。流體力學告訴我們，功率是與流量和壓力時成正比 的，而流量又與轉速一次方成正比，而壓力與轉速的平方是正比關系，由 此可得它與轉速的三次方存在著正比的關系。假定水泵效率不變的情況下， 要想降低流量的話，那么就要將轉速降下來，那么輸出功率也就是三次方 的關系下降。像水泵電機的功率是55瓦，如果轉速只有原來的80%的話， 它的耗電量就只有28.16瓦，可以將近省48.8%的電，而如果轉速

5、變成了 原來的50%的話，耗電量竟然降到了 6875瓦，實現(xiàn)省電87.5%，節(jié)電效果 明顯。2.2功率因數(shù)的降低帶來的補償節(jié)能無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導 致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功雷能消耗在線路當中，設備使用效率 低下，浪費嚴重，由公式P=S某COS, Q=S某SIN,其中S一視在功率，P 一有功功率，Q一無功功率，COS 一功率因數(shù)，可知COSe越大，有功功率 P越大，普通水泵電機的功率因數(shù)在0/60/7之間，使用變頻調速裝置 后，由于變頻器內部濾波電容的作用，COSd1，從而減少了無功損耗，增 加了電網(wǎng)的有功功率。2.3電機啟動中變頻器的軟啟動節(jié)能功

6、用由于電機為直接啟動或Y/D啟動，啟動電流等于（47）倍額定電流， 這樣會對機電設備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求 過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、 管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動 功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的 沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的 維護費用。三、電機變頻控制節(jié)能技術的發(fā)展及應用3.1變頻電機控制技術的發(fā)展目前，大多數(shù)使用V/F控制系統(tǒng)運用在變頻電機上，主要是因為該系 統(tǒng)有結構簡單和成本低的特點優(yōu)勢，適用于風機這類比較大型但對調速系

7、 統(tǒng)性能不算高的電機上面。變頻電機雖然能夠滿足一般平滑低速需求，但 是，它的動態(tài)和靜態(tài)的性能是還是有限的。由于矢量控制的引入，變頻電 機控制技術在高性能場合開始運用。隨著半導體技術的發(fā)展和數(shù)字控制技 術的普及，矢量控制技術的應用已經(jīng)擴展開來，從高性能領域到通用領域， 增加了矢量控制技術的應用范圍。3.2變頻電機控制技術的應用變頻電機的控制節(jié)能技術應用越來越廣泛，可以有效達到調速節(jié)能、 過流、過壓、過載保護等多種功能。例如變頻調速技術在工藝風機節(jié)能中 的應用，玻璃生產(chǎn)廠在生產(chǎn)鋼化玻璃的時候，工人需要將普通玻璃經(jīng)過鋼 化爐處理后形成鋼化玻璃。通常，鋼化爐由熱爐、冷卻段和風機系統(tǒng)三部 分構成。傳統(tǒng)的電機調節(jié)方法是由操作工人阻擋風機入口的面積，工人需 要根據(jù)要加工玻璃的厚度設定輸入風門的面積大小，降低風機量的減小， 從而減少風量。此過程屬于純人工設定和操作，難免存在誤差。采用變頻 電機技術之后，操作工人只需要根據(jù)要加工玻璃的厚度，設定電機變頻器 的輸出頻率，降低了誤差，提高了玻璃鋼化過程的效率和企業(yè)的經(jīng)濟效益， 同時還能達到節(jié)能的目的。電機變頻技術在