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推廣變頻器的應用意義重大

來源:中國變頻器網  發布時間 : 2008-12-17


假如有這樣一部汽車,它的油門開的很大,所以跑的很快,但它的油門是固定死的,要減速只能踩剎車,這種設想聰明嗎?現實只中絕不允許這樣的的車通行,以為它的調速太笨,耗油太多。

電廠發電,電網送電,電到了用戶身邊,這就是50HZ的電。風機接上電幾高速旋轉,要想減少風量,就關小風門,這種調風量的辦法比用煞車法調速的汽車高明 嗎?然而成千上萬的風機就這樣運轉著,運轉了幾十年,還在運轉著,多么蠢笨的控制方式,多么可怕的能源浪費呀!
  其實很簡單,我們能輕而易舉地把愚笨控制改為智能控制,把固定速度的電機變成快慢控制自如的節能電機。手段就是變頻器,市電經過變頻器后就變成頻率大范圍連續可調的電源了,用這種電源給電機供電,就實現了交流電機的調速。 
  據1997年11月7日《中國機電日報》報導,在我過應用量大面廣的風機、水泵,1996年裝機總容量以達一點六億千瓦,年總耗電量3200億千瓦時,約占全國總耗電量的三分之一以上,成為目前耗電量最多的設備,于國外發達的國家比,我國風機、水泵實際運行效率相當低,節約潛力巨大。據專家測算,利用目前成熟的先進調速技術對其進行節能改造,一年可節約電量1100億千瓦時,相當于三峽工程總發電量的1、3倍,直接經濟效益500億元。
  21世紀人類面臨三大難題:能源、資源、和環境,我國有12億人口,三大難題的壓力就比世界上任何一個國家更加突出。幸好我國的變頻技術已經有了飛速發展,這種技術將是我們解決三大問題的有力武器。可以設想,如果火車、汽車等交通工具都變成了變頻調速的電車,大氣污染的治理就算拿大了金鑰匙。節約能源、節約資源對一個企業來說是節約資金的問題,對整個國家、整個人類來說則是利在當代功在千秋的大事業。
  把電源從50HZ中解放出來!使控制變成智能化!
  一、變頻器的基本原理
  變頻器的種類有多種,我公司生產的JD_BP系列變頻器是用途最廣泛市場上最多見的一種,即交流感應電動機用的變頻變壓調速器,習慣上稱VVVF變頻器。
由電機理論可知,異步電機的轉速可表示為:
n=60·f s (1—s)/p
f s為電機定子頻率(也即是電網頻率),p電機定子的繞組極對數,s為轉差率。
由上式可知,只要轉差率不太大,可以近似認為轉速n與f s成正比,這就意味著連續平滑的改變電源頻率,就可以實現交流電動機大范圍的連續平滑調速。例如一個額定轉速3000轉/分的電動機,由我變頻器供電,若啟動頻率設定為5HZ,那么變頻器可以運行在5—50HZ之間的任一頻率上,則電動機可以運行在300——3000轉/分之間的任一轉速上》電動機由市電啟動,啟動平衡,力矩大又節能。
  50HZ380V的市電經過整流濾波環節后成為直流電,再經過逆變環節變成了頻率和幅度都可調的交流電。在變頻器主回路中電能經過了交流——直流——交流的變換,所以這類變頻器稱作交——直——交類變頻器。
  變頻器內部的控制是用微軟電腦實現的,對變頻器的操作有兩個途徑,其一是用面板上的鍵盤,其二是外控,即從機內控制端子上引出線來,在一個合適的地方對變頻器進行控制。
操作細節見使用說明書。
  二、變頻器的適應場合和技術水平。我公司生產的JD_BP系列變頻器從1、5到400KW,計有22個型號,在以下場合特別合適:
  1、多臺電動機的同步拖動,如輥道、化纖工業中的紡絲機等。
  2、由于環境所限,必須采用封閉式鼠籠型電動機又要求有較大調速范圍者,如化工企業中的某些設備。
  3、高速傳送機械,如如某些磨床。
  4水泵、風機空氣壓縮機類負載,這類負載節能極為明顯。
  5、提升類負載,如礦山用提升機。
  其實凡是交流電動機需要調速的場合都就變頻器的用武之地:列如鋼廠喂絲機,塑料行業的擠塑機,建材行業的帶肋拔絲機,輸送帶起重機,卷取機,機床主軸,等等不勝枚舉。
  買變頻器是進口機還是國產機?
  過去人們青睞進口機,尤其是有錢的大企業。現在人們觀念在轉變,國產機售后服務周全,機器出了問題不會找不到維修單位,修不好可以換新的,再說,價格上國產機也有明顯優勢。
  就普通變頻器(高壓大容量、精密控制的除外)而言,國產機的技術性能已經與進口機相近或相同。
  首先是技術指標相近或相同,如頻率范圍和頻率精度,控制方式,保護功能等等,與進口機差不多。列如在供水方面我機與世界名牌ABB進口機性能一樣,操作方便程度一樣。
  其次是關鍵器件相同或相近。
  最重要的關鍵器件有二,其一是功率開關管,其二是控制系統的核心——單片機,這兩器件我們用的世界最好品牌。 
  與國產變頻器相比,我們屬于先進水平。首先我機的軟件是先進的,它是根據用戶實際情況自主開發的,例如為礦山提升機寫的軟件具有極好的低頻性能,敢說技壓群芳。
  其次是電路板的制作講究,電路板就找著名廠家加工的,焊接是在國家一級企業的波峰焊生產線上進行的,質量完全有保證。
  三、變頻器驅動風機的節能原理
  流體力學知識給出了流量Q轉速n電動機功率P,流體壓力H之間的關系表達式:Q1/Q2=N1/N2; H1H2=(N1/N2)2 P1/P2=(N1/N2)3
由流體力學可知,傳輸管道給定之后,阻力R為某一常數C時,用轉速調整流量,壓力H與流量Q有函數關系。
H=F1(Q)|R=C
要求Q增加,H必然有更快的增加,
管道粗則阻力小,用R1表示。
管道細則阻力大,用R2表示。R2>R1
為得到流量QA,粗管壓力為H1,細管壓力為H2.同一個H2的壓力,在細管中對應小流量QA,在粗管中則對較大的流量QB.
轉速n 一定時,用改變管了阻的辦法調整流量,壓力與流量也有一個固定函數關系。
H=f2(Q)|n=c對同一轉速而言,流量增加,壓力必定下降;;轉速下降,對應同一流量的壓力也下降n1。 n2,所以 n2曲線在下,曲線n1在上。
現把圖2和圖3的曲線畫在同一張紙上,一個工作點由4個參數來確定:H 、Q、n、R。
現設風機工作在A點上:管阻為R1,轉速為n1,流量為Q1,為了減小流量到Q2,有二個途徑供選擇。其一,把工作點移到B點,這就是轉速不變增加管阻(調風門)的情況。
  在這種情況電機的軸興功率為:
  PB=H2·Q2/n n為風機的效率 其二,把工作點移至C點,這是管阻不變降低轉速n 的辦法(轉速由n!減至n2),這時電機軸頭功率為:
Pc=H2·Q2/n n為風機的效率 
由于H2明顯的大于H1,所以PB明顯大于PC.
由此不難看出,用降低轉速的辦法可節省的功率是: 
P=Pb-Pc=Q2·(H2-H1)/n
P通常達Pb的30%,甚至50%
  這便是變頻器用到風機上的節能原理用以上的方法也利用分析變頻器在水泵上的使用情況.
  水泵系統,風機系統在設計時都留有足夠大的容量保險系數.從發展的觀點,從有備無患(例如火災用水)的觀點來看是十分必要的.可這就造成了平時出力不足,造成不必要的能源浪費.用變頻器改造現有的供水\風機系統便可很好的解決這個矛盾.

  四、節能與負載類型的關系
  使用變頻器的目的不外乎兩個:調速、節能。變頻器的負載是交流電動機,電動機的負載種類繁多,現按功率與轉速的關系來進行分類:
  1、恒功率負載,例如:卷取機,軋機,機床主軸等這類負載使用變頻器的目的主要在于調速,節能效果不明顯。 
  2、功率正比于轉速負載,例如:輸送帶起重機、擠壓機、壓縮機等。這類負載用上變頻器節能效果明。   3、功率正比于轉速平方的負載,例如:各種水泵、油泵等,這類負載用上變頻器,節能效果更明顯。
  4、功率正比小于轉速立方的負載,例如:各種風機,風扇,這類負載用上變頻器,節能效果最明顯。


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