浅析变频器调速在节能领域的应用

变频 供水 节能

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浅析变频器调速在节能领域的应用

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（广西桂东机电工程学校，广西苍梧５４３１００）

０睛蜀随着我国经济高速发展．，工业生产对节能降耗的要求弛越来越高ｊ变频器的应用越来越广泛，ｊ其在善业领域的节能降耗效果也越来

。越被广泛的认可和接爱＆本文首先介绍分析变颊器的工作原理以及变频器髓的特点，淇次介绍变频器调速的节能原理，并聍变额器调速在

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随着经济的高速发展，工业生产要求提高能源的利用率的同时降

低能耗。目前节能降耗已经成为工业中降低生产成本、提高产品质量的重要途径之一。随着变频器技术的不断发展，在工业中的应用也越来越

广泛，尤其是泵类设备中节能降耗效果明显。水位过高影响机组安全运行。２）节能分析。下面根据某厂样２低加疏

１变频器的工作原理Ｉ．Ｉ工作原理

变频器是利用电力半导体器件通断作用将工频电源变换成另一频率电能控制装置，将输入交流电转换成直流电，再逆变换成另一频率的

交流电。变频器调速的基本原理基于以下公式：

ｎ＝６０ｆ／ｐ

（１）４８０Ｖ）±１是磁极对数。另外异步电机转速与同步电机转速存在一个滑差关系，公卜面匾百Ｔ酉订Ｔ————————１琢面矿百广——————］

其中ｎ是同步电机转速（ｒ／ｍｉｎ），，．是定子供电电源频率（Ｈｚ），Ｐ

式２

，Ｉ：厅（１一ｓ）：６０ｆ（１一ｓ）

ｐ

其中ｎ是异步电机转速（ｒ／ｍｉｎ），ｓ是异步电机转差率。有上述公式可以发现改变电源频率＾就可以改变电机同步转速，电源频率增加，同步转速就增大，实际转速也增加：电源频率降低，电机实际转速也相应下降，该过程称为变频器调速。改变电机转速的方法有三种：改变滑差、改变电动机磁极对数和改变输＾电压频率，对此相应的调节方法分为三种：恒功率调节、恒转矩调节和转差频率控制调节。

１２变频器调速的特点

变频器调速具有以下特点：１）对于变动负载设备，不用改换原有设备包括电机本身，但应用于恒负载设备，则需对电动机进行更换为特制的变频电动机，有利于效率的提高和电机的安全运行ｉ２）可实现无级调速，满足传动机械要求：３）变频器具有软启、软停功能，避免启动电流冲击，减少电源容量，减少机械惯动量，减少机械损耗：４）不受电源频率的影响，可以开环、闭环自动／手动控制：５）定转矩输出在低速时能力较好：６）电机的功率因数随转速增高功率增大而提

高，使用效果较好。

２变频器调速应用于节能领域２１变频器调速的节能原理

通过变频器调速进行节，其原理如下：由公式（２）可知交流电机

的转速与供电电源频率成正比，通过改变电机供电电源的频率就可以达至口调整电机转速的目的，而在由流体传输设备（水泵）的工作原理可知

水泵的流量与转速成正比，水泵的压力与转速的平方成正比，因此水泵的功率与转速的三次方成正比，由此可知，只要改变电机转速就可以改

变输出功率。而变频器是通过减轻负载和降低电压来实现节能的。当水泵得到很小水量时，电机转速就会降低，由于水泵的能耗足Ｉ；转速平方成

正比，因此电机的转矩就急剧下降，节能效果非常明显。

２２变频器．调速应用于节能分析

本文就工业中典型的节能降耗实例进行分析，如变频器水泵上的节能降耗作用，下面就低加疏水泵的节能降耗实例进行分析。水泵用电

量是某厂用电量的主要部分，因此某厂最有效节能降耗措施就是减少水

泵耗电量，水泵实际运行时，效率是不断变化的。因此，必须根据实际

情况来进行调节才能达到节能降耗的目的。

１）水泵运行分析。某厂在对工厂的低加疏水泵进行变频改造前，

一方面，对出ｒｑ流量的控制采用电动调节阀，线性度差，影响自动调

９２面两丽

万方数据

ｊ

ｉ

节稳定投运；水泵运行过程调节阀流量大，存在节－ＯＩｂ损失，造成电能

浪费。另一方面，由于调节性能不好，经常发生水泵水位过低或空泵运行，水泵的部件容易损坏，影响水泵的使用寿命；有时甚至会出现

水泵在２０１０年９月实现的变频改造，分别取变频改造前后数据进行分

析，以说明变频器在工业节能降耗中的作用，如表１和表２。＃２低加疏水泵参数：额定流量是５２．５ｍ３／ｈ，出口压力为１．４１ＭＰａｏ电动机参数：额定功率为５５ＫＷ，额定电压为３８０％额定电流为１０２６Ａ，转速是２９７０ｒ／ｍｉｎ。变频器参数：额定功率为５５ＫＷ，输入电压是（３８０～

Ｏ％，输出电压是０～４００Ｖ，输出频率是０—３００Ｈｚｏ

表１

２０ｌｏ／８／２０水泵电流

表２２０１０／１１／２５水泵电流

＃２机发电叫『Ｉ川

水装Ｉ乜流（Ａ）

颦（Ｋｗｈ）

ｆｈ）３９９００００１．０８４０３８３５４０４０４０４０４０３９６００００９－１６４０４０３８４０４０４０４０４０３９５０００

７—２４

４０

３８

４０

４０

４０

３８

４０

３８

改造前后运行状况基本一样，分别取两天２４小时的数据进行比较。改造前得到水泵电流分别为：６６．９Ａ，６５．４Ａ，６５９Ａ＇改造后取水泵电流分别为：３９．７Ａ，３９ＢＡ，３９３Ａ０输入电压取３８０Ｖ，功率因素

取０．８１。可得到＃２低加疏水泵改造前的水泵耗电量为：

撕＝、／３ Ｕ．１－ｃｏｓ华， ｈ

（３）

＝、／丁ｘ３８０Ｘ６６．９ｘ０．８１×８＋、／丁ｘ３８０Ｘ６５．４ｘ０８１ｘ８＋

、／丁Ｘ３８０ｘ６５．９ｘ０Ｂｌ

ｘ８：８５４０Ｋ恤

改造的水泵耗电量为：

撕＝、／丁 Ｕ，ｌ－ｃｏｓ妒 ｈ（４）

＝、／丁ｘ３８０ｘ３９．７

ｘ０．８１

Ｘ８＋、／丁ｘ３８０

ｘ３９ＢＸＯＢＩｘ８＋

、／３Ｘ３８０ｘ３９．３Ｘ０８１×８＝５０６．７ＫＷｈ

由于改造后耗电量还包括变频器本身风扇耗电量和控制电源耗电量，估计每天的耗电量也就５ＫＷｈ。这样每天节省电量为：

埘节＝１‘，１一∞２＋５）

（５）

＝８５４．３－５０６．７—５＝３３３．６ＫＷｈ

节能效果为：

＂＝！！蔓Ｘ１ＯＯ％＝３３３．６／８４５３＝３９．５％

（６）

ｔ秽１

综上计算结果可知变频器的节能降耗作用明显，特别变频器运行在低负荷时节能效果更明显。

３绪语

总而言之，变频器调速在工业节能中的作用是非常明显的，随着我国电力电子技术的不断发展完善，变频器调速在节能降耗方面的优势日益突出，尤其是工！止领域节能方面的应用日益广泛，在现代大力提倡

节育Ｅ减排的环境中，使用变频器调速进行节能，会带来良好的节能效果

和经济效益。