電機系統(tǒng)節(jié)能解決方案——變頻調速節(jié)能技術
據(jù)統(tǒng)計，全世界的用電量中約有60%是通過電動機來消耗的。由于考慮起動、過載、系統(tǒng)安全等原因，高效的電動機經常在低效狀態(tài)下運行。在這些電機中，有相當一部分通過采用變頻器對其進行調速控制，有可能使電動機重新回到高效的運行狀態(tài)，這樣可節(jié)省大量的電能。
變頻調速原理
根據(jù)三相異步電動機的原理，三相異步電動機的軸轉速與供電電源的頻率之間有如下關系：
(1)
n——電機轉速
f——電源頻率
s——轉差率
p——電機極對數(shù)
考慮到轉差率s一般<<1，所以當電機的極對數(shù)一定時，電機的轉速和電機供電電源的頻率成正比關系，因此可以通過調整供電電源的頻率來控制三相異步電動機的軸轉速。
負載類型
在實際的生產機械中，電動機的負載種類千差萬別，但我們可以將這些負載種類歸結到平方轉矩﹑恒轉矩、恒功率和粘滯性負載等幾類特性。而平方轉矩和恒轉矩負載特性占了全部負載中的絕大多數(shù)，我們只討論這兩種負載。
平方轉矩負載
平方轉矩負載的特性為：電機的軸功率與電機轉速的3次方成正比關系，即
(2)
式中ne、Ne—水泵的額定轉速和額定軸功率
n、N—水泵運行時的轉速和功率
恒轉矩負載
恒轉矩負載的特性為負載的轉矩不隨轉速變化而變化，電機的軸功率與電機的轉速成正比關系，即
(3)
式中n--三相異步電機的轉速
N--三相異步電機運行在n轉速的軸功率
k--傳動系數(shù)，當轉矩一定時，k為常數(shù)
變頻調速節(jié)能原理
變頻調速節(jié)能原理從以上二種負載類型來說明：
平方轉矩負載節(jié)電原理
典型的平方轉矩類型負載是風機和水泵。從流體力學的原理來說，風機輸出的風量或水泵輸出的水流量∝風機或水泵的轉速，風機輸出的風壓或水泵輸出的揚程∝風機或水泵轉速的2次方，風機或水泵的軸功率∝風機或水泵轉速的3次方。因此若轉速下降20%，則功率可下降48.8% ;若轉速下降50%，則軸功率可下降87.5% ，即使考慮調速裝置本身的損耗等因素，節(jié)電也是相當可觀的。
恒轉矩負載節(jié)能原理
對于恒轉矩負載有
(4)
式中NL--負載軸功率
TL--負載轉矩
n--負載轉速
由于負載轉矩一定，所以軸功率和負載轉速成正比關系。當負載轉速的變化不影響產品的產量和質量時，應盡可能的降低電機轉速，達到節(jié)能的目的。
變頻調速節(jié)能技術適用范圍
許多行業(yè)、如鋼鐵、有色、石油、石化、化工、紡織、機械、電力、建材、醫(yī)藥、煤炭、造紙、卷煙、酒店、自來水等行業(yè)都在許多設備中采用交流電機變頻調速技術，產生節(jié)電、提高產品質量及增產的效果。
節(jié)能潛力
變頻器要節(jié)電是有一定條件的。在不影響使用的條件下，適當改變工況參數(shù)后，把不合理運行參數(shù)所消耗電能節(jié)省下來，就可做到從一般運行轉變成經濟運行。
要節(jié)能一定要降低頻率，頻率下降值越大，節(jié)電越多。不降低頻率，變頻器原則上是不能節(jié)電的。
與電動機負載率有關。負載率在10%～90%時，節(jié)電率最多約8%～10%，負載率低相應節(jié)電率高些。但無功節(jié)電率大約40%～50%，是不計電費的。
與原來的運行的工況參數(shù)值的合理程度有關。例如，與壓力、流量、轉速等可調節(jié)的量值大小有關，可調整量大，則節(jié)電率就高，否則相反。
與原來采用的調整方式有關。采用進口或出口閥門方式來調整運行參數(shù)的，很不經濟，若改為變頻器調速，則經濟合理。使用變頻器調速后，比用人工閥門調整運行方法，能多節(jié)電達20%～30%。
與原來采用的調速方式有關。例如，原來用滑差電動機調速，因調速效率低，尤其在中、低速時，效率只有50%以下，很不經濟，改為變頻器調速后，把這部分電能節(jié)省下來了。目前輕工、紡織、造紙、印染、塑料、橡膠等行業(yè)中，大多還在使用滑差電動機，故使用變頻器來實現(xiàn)節(jié)能，技術改造工作是當務之急的事。
與電動機工作方式有關。例如，連續(xù)運轉、短時運轉、間歇運轉的節(jié)電量是不同的。
與電動機開動時間長短有關。例如，一天開機24h，一年開365天的節(jié)電量就大，反之則小。
與電動機本身功率大小有關。同樣節(jié)電率下，功率大的節(jié)電量值大，經濟效益就大，哪怕節(jié)電率相對小功率電動機低些，但實際收益較大。
與本單位生產工藝設備重要性有關。首先要選產品電耗大的、產品成本高的、現(xiàn)用的調速方式是不夠經濟合理的設各加以改造，改用變頻器后就能有立竿見影、事半功倍的效果。
在選用變頻器調速或節(jié)能時，應該遵守以上10條原則，作為決定方案的前提。當?shù)仉娰M價格高的，在同樣節(jié)電量時，經濟收益就更大，這也是必然要考慮的事。
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