變頻調(diào)速器的節(jié)能節(jié)電技術(shù)原理及其應(yīng)用
什么叫變頻調(diào)速技術(shù),它是一種以改變電機頻率和改變電壓來達(dá)到電機調(diào)速目的的技術(shù)。大家都知道,目前,無論哪種機械調(diào)速,都是通過電機來實現(xiàn)的。從大范圍來分,電機有直流電機和交流電機。過去的調(diào)速,多數(shù)用直流電機,由于直流機調(diào)速容易實現(xiàn)。但直流機固有的缺點:滑環(huán)和碳刷要經(jīng)常拆換,給人們帶來太大的麻煩。因此有人就想,如果把可靠簡單的籠式交流電機用來調(diào)速那該多好!因而就出現(xiàn)了定子調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串極調(diào)速、液力偶和調(diào)速等交流調(diào)速方式。當(dāng)然也出現(xiàn)了滑差電機、繞線式電機、同步機、這些都是交流電機。
到20世紀(jì)80年代,由于電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展,才出現(xiàn)了對交流機來說的變頻調(diào)速技術(shù),它一出現(xiàn)就以其優(yōu)異的性能逐步取代其它交流電機調(diào)速方式,乃至直流電機調(diào)速,而成為電氣傳動的中樞。因而說變頻調(diào)速是時代的產(chǎn)物,只有在技術(shù)高度發(fā)展的今天,才能實現(xiàn)。為什么說它是基于電力電子、微電子、信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物?一是它的逆變部分都基于電流很大、電壓很高的 SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT等電力電子器件來完成的。什么叫逆變:就是直流變交流(DC-AC)那么交流變直流就叫整流(AC-DC)。二是它的控制部分和負(fù)載狀態(tài)的檢測是由CPU(32位計算機)來完成,這是微電子器件發(fā)展的結(jié)果。三是內(nèi)置4-20mA 接口和 RS485 接口可以和儀表、DCS 相接,通過總線Profibus、Interbus 通訊。
調(diào)速節(jié)能原理從二個方面來說明:
1、風(fēng)機水泵的節(jié)電原理就是用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量,這是一個節(jié)電的有效途徑。在用檔風(fēng)板控制額定風(fēng)量Q1=100%輸出時,則軸功率N1與面積AH1 OQ1成正比,若風(fēng)量減半Q2 =50%輸出時,則軸功率N2與面積BH2 OQ2成正比,它比N1減少不多,這是因為需要克服檔風(fēng)板阻力增大風(fēng)壓所致。如果采用調(diào)速控制同樣風(fēng)量減半輸出時,轉(zhuǎn)數(shù)由n1降至n2,按風(fēng)機參數(shù)比例定律畫出n2時的特性曲線,C點為新的工礦點,這時軸功率N2與面積CH3OQ2成正比,在滿足同樣風(fēng)量Q2情況下,軸功能降低很多,節(jié)省的功率耗損△N與面積BH2H3C成正比,可見節(jié)電效果十分顯著。
2、流體力學(xué)的觀點
流量∝轉(zhuǎn)速,壓力∝轉(zhuǎn)速^2,軸功率∝轉(zhuǎn)速^3,若轉(zhuǎn)速下降20%,則功率下降到51.2% ;若轉(zhuǎn)速下降50%,則軸功率下降到12.5% ,即使考慮調(diào)速裝置本身的損耗等因素,節(jié)電也是相當(dāng)可觀的。
為此,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(shè)備中采用交流電機變頻調(diào)速技術(shù),產(chǎn)生節(jié)電及增產(chǎn)的效果。
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