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變頻調速節能量的計算方法
作者：
時(shí)間：2009-12-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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一、概述
據統計，全世界的用電量中約有60%是通過(guò)電動(dòng)機來(lái)消耗的。由于考慮起動(dòng)、過(guò)載、安全系統等原因，高效的電動(dòng)機經(jīng)常在低效狀態(tài)下運行，采用變頻器對交流異步電動(dòng)機進(jìn)行調速控制，可使電動(dòng)機重新回到高效的運行狀態(tài)，這樣可節省大量的電能。生產(chǎn)機械中電動(dòng)機的負載種類(lèi)千差萬(wàn)別，為便于分析研究，將負載分為平方轉矩p恒轉矩和恒功率等幾類(lèi)機械特性，本文僅對平方轉矩p恒轉矩負載的節能進(jìn)行估算。所謂估算，即在變頻器投運前，對使用了變頻器后的節能效果進(jìn)行的計算預測。變頻器一旦投運后，用電工儀表測量系統的節能量更為準確?，F假定，電動(dòng)機系統在使用變頻器調速前后的功率因數基本相同，且變頻器的效率為95%。
在設計過(guò)程中過(guò)多考慮建設前，后長(cháng)期工藝要求的差異，使裕量過(guò)大。如火電設計規程SDJ-79規定，燃煤鍋爐的鼓風(fēng)機,引風(fēng)機的風(fēng)量裕度分別為5%和5～10%，風(fēng)壓裕度為10%和10%～15%，設計過(guò)程中很難計算管網(wǎng)的阻力，并考慮長(cháng)期運行過(guò)程中可能發(fā)生的各種問(wèn)題，通?？偘严到y的最大風(fēng)量和風(fēng)壓裕量作為選型的依據，但風(fēng)機的系列是有限的，往往選不到合適的風(fēng)機型號就往上靠，大20%～30%的比較常見(jiàn)。生產(chǎn)中實(shí)際操作時(shí)，對于離心風(fēng)機p泵類(lèi)負載常用閥門(mén)、擋板進(jìn)行節流調節，則增加了管路系統的阻尼，造成電能的浪費；對于恒轉矩負載常用電磁調速器p液力耦合器進(jìn)行調節，這兩種調速方式效率較低，而且，轉速越低，效率也越低。由于電機的電流的大小隨負載的輕重而改變,也即電機消耗的功率也是隨負載的大小而改變，因此要想精確地計算系統的節能是困難的，在一定程度上影響了變頻調速節能的實(shí)施。本文介紹用以下的公式來(lái)進(jìn)行節能的估算。
二、節能的估算
1、風(fēng)機、泵類(lèi)平方轉矩負載的變頻調速節能風(fēng)機、泵類(lèi)通用設備的用電占電動(dòng)機用電的50%左右,那就意味著(zhù)占全國用電量的30%。采用電動(dòng)機變頻調速來(lái)調節流量，比用擋板p閥門(mén)之類(lèi)來(lái)調節，可節電20%～50%，如果平均按30%計算，節省的電量為全國總用電量的9%，這將產(chǎn)生巨大的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。生產(chǎn)中，對風(fēng)機p水泵常用閥門(mén)、擋板進(jìn)行節流調節，增加了管路的阻尼，電機仍舊以額定速度運行，這時(shí)能量消耗較大。如果用變頻器對風(fēng)機p泵類(lèi)設備進(jìn)行調速控制，不需要再用閥門(mén)、擋板進(jìn)行節流調節，將閥門(mén)、擋板開(kāi)到最大，管路阻尼最小，能耗也大為減少。節能量可用GB12497《三相異步電動(dòng)機經(jīng)濟運行》強制性國家標準實(shí)施監督指南中的計算公式，即：
也應先計算原系統節流調節時(shí)消耗的電能，再與系統變頻調速后消耗的電能相減，這不正好是（2）式分子的表示式。因此，要準確地計算節能，還需使用（1）式計算系統節流調節時(shí)消耗的電能。
2、恒轉矩類(lèi)負載的調速節能
恒轉矩負載變頻調速一般都用于滿(mǎn)足工藝需要的調速，不用變頻調速就得采用其他方式調速，如調壓調速p電磁調速p繞線(xiàn)式電機轉子串電阻調速等。由于這些調速是耗能的低效調速方式，使用高效調速方式的變頻調速后，可節省因調速消耗的轉差功率，節能率也是很可觀(guān)的。
3、電磁調速系統
電磁調速系統由鼠籠異步電機、轉差離合器、測速電機和控制裝置組成，通過(guò)改變轉差離合器的激磁電流來(lái)實(shí)現調速。轉差離合器的本身的損耗是由主動(dòng)部分的風(fēng)阻磨擦損耗及從動(dòng)部分的機械磨擦損所產(chǎn)生的。如果考慮這些損耗與轉差離合器的激磁功率相平衡，且忽略不計的話(huà)，轉差離合器的輸入輸出功率可由下式計算：
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