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變頻器節(jié)能原理
為了保證生產(chǎn)的可靠性,各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時,都留有一定的富余量。電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運行,除達(dá)到動力驅(qū)動要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費,在壓力偏高時,可降低電機(jī)的運行速度,使其在恒壓的同時節(jié)約電能。
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速從N1變到N2時,其電機(jī)軸功率(P)的變化關(guān)系如下:
P2/P1=(N2/N1)^3,由此可見降低電機(jī)轉(zhuǎn)速可得到立方級的節(jié)能效果。
節(jié)能效果視負(fù)載特性決定
變頻調(diào)速器能否實現(xiàn)節(jié)電,是由其負(fù)載的調(diào)速特性決定的。宣稱使用交流異步電動機(jī)和變頻調(diào)速器比使用直流電動機(jī)和直流調(diào)速器要節(jié)電是不正確的。
對于離心風(fēng)機(jī)、離心水泵這類負(fù)載,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比,功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。只要原來采用閥門控制流量,且不是滿負(fù)荷工作,改為調(diào)速運行,均能實現(xiàn)節(jié)電。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為原來的80%時,功率只有原來的51.2%??梢姡冾l調(diào)速器在這類負(fù)載中的應(yīng)用,節(jié)電效果zui為明顯。
對于羅茨風(fēng)機(jī)這類負(fù)載,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的大小無關(guān),即恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。若原來采用放風(fēng)閥放走多余風(fēng)量的方法調(diào)節(jié)風(fēng)量,改為調(diào)速運行,也能實現(xiàn)節(jié)電。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為原來的80%時,功率為原來的80%。比在離心風(fēng)機(jī)、離心水泵中的應(yīng)用節(jié)電效果要小得多。
對于恒功率負(fù)載,功率與轉(zhuǎn)速的大小無關(guān)。水泥廠恒功率負(fù)載,如配料皮帶秤,在設(shè)定流量一定的條件下,當(dāng)料層厚時,皮帶速度減慢;當(dāng)料層薄時,皮帶速度加快。變頻調(diào)速器在這類負(fù)載中的應(yīng)用,不能節(jié)電。
與直流調(diào)速系統(tǒng)比較,直流電動機(jī)比交流電動機(jī)效率高、功率因數(shù)高,數(shù)字直流調(diào)速器與變頻調(diào)速器效率不相上下,甚至數(shù)字直流調(diào)速器比變頻調(diào)速器效率略高。
因此將變頻器理解成節(jié)能產(chǎn)品,就是進(jìn)入了一個誤區(qū)中。變頻器zui重要的功能是可以實現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速,節(jié)能只是其無級調(diào)速過程中的附屬產(chǎn)品。其節(jié)能的實質(zhì)是傳動系統(tǒng)有裕量,變頻器能做把這部分裕量節(jié)約下來,當(dāng)傳動系統(tǒng)本身無裕量時,變頻器就無法有所作為。相反,變頻器會消耗其本身額定功率5%左右的電能。
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