電機系統(tǒng)節(jié)能改造：電機轉速

電機是一種能耗高、用途廣泛的電力消耗設備。數(shù)據(jù)顯示，我國電力總裝機容量約4億千瓦，年耗電量約6000億kwh，占全球電力消費總量的70%-80%。目前，我國中小型電機占了80%左右，但中小型電機耗損電量卻占了電機總損耗的90%。

　　電機是一種能耗高、用途廣泛的電力消耗設備。數(shù)據(jù)顯示，我國電力總裝機容量約4億千瓦，年耗電量約6000億kwh，占全球電力消費總量的70%-80%。目前，我國中小型電機占了80%左右，但中小型電機耗損電量卻占了電機總損耗的90%。電動機在我國的實際應用與國外相比，差距很大，機組效率為75%，比國外低10%;系統(tǒng)運行效率為30%—40%，比國際先進水平低20—30%。所以中小功率電機在我國節(jié)能潛力很大，電機節(jié)能勢在必行。

　　其結構簡單、制作方便、價格低廉、堅固耐用、工作可靠，可在惡劣環(huán)境下使用，因此被廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。尤其對于各行各業(yè)中的泵類、風機等的拖動，非此即彼，因此，拖動泵類、風機等電機的節(jié)能工作倍受關注。

　　伴隨著科學技術的迅猛發(fā)展，尤其是電力電子技術、微電子技術、自動控制技術的高度發(fā)展和應用，變頻器的節(jié)能效果更加顯著。該系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)無級調(diào)速，而且在不同負荷情況下，始終高效運行，具有良好的動態(tài)特性，可實現(xiàn)高性能、高可靠性和高精度的自動控制。與降壓調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、交流串級調(diào)速等其他調(diào)速方式相比，變頻調(diào)速性能穩(wěn)定，調(diào)速范圍寬，調(diào)速效率高，隨著現(xiàn)代控制理論和電力電子技術的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術日臻完善，已成為目前交流電機調(diào)速的新趨勢。在工業(yè)領域中，變頻裝置(變頻器)得到了廣泛的應用。

　　采用變頻器調(diào)速信號傳遞快，控制系統(tǒng)具有較小的時滯，反應靈敏，調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制精度高，使用方便，有利于提高產(chǎn)量，保證質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，因此，變頻器是廠礦企業(yè)節(jié)能降耗的首選產(chǎn)品。

　　變頻電機節(jié)電器是新一代電機專用控制產(chǎn)品，采用微處理器數(shù)字控制技術，通過內(nèi)置專用節(jié)電優(yōu)化控制軟件，動態(tài)調(diào)節(jié)電機運行過程中的電壓、電流，在不改變電機轉速的情況下，保證電機輸出轉矩與負荷需求精確匹配，有效地避免了因出力過大而造成的電能浪費。

　　目前，交流電機的應用最為廣泛，約占所有類型電機的85%左右，其結構簡單，價格低廉，無需維護，但其缺點是調(diào)速困難，限制了或借助機械式實現(xiàn)調(diào)速，在許多應用場合下難以實現(xiàn)。

　　就負載類型而言，變頻器主要有兩個典型應用：1、恒扭矩應用;2、變扭矩應用。在應用方面，主要有：1、以改進工藝為主要目標，保證工藝過程中的最佳轉速，不同負荷下的最佳轉速，精確定位等。它具有良好的調(diào)速性能，提高了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增加了舒適度，使設備合理化，適應或改善了環(huán)境等。二是以節(jié)能為主要目的——需要調(diào)節(jié)流量或壓力的風機、泵類機械的轉速控制，實現(xiàn)節(jié)能改造效果十分顯著。

 

　　二，變頻調(diào)速原理

　　風扇、水泵、空氣壓縮機、液壓油泵、循環(huán)泵等電動機負載占企業(yè)用電設備的絕大多數(shù)。由于受技術條件的限制，這種負載的流量、壓力或風量控制系統(tǒng)幾乎都是閥控系統(tǒng)，即電動機以額定轉速驅(qū)動，系統(tǒng)提供恒定流量、壓力或風量的系統(tǒng)，當設備工作要求改變時，通過設在出風口上的溢流、溢壓閥門或比例調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)負載的流量、壓力或風量，從而滿足設備工況變化的需要。通過溢壓閥或比例調(diào)節(jié)閥的溢流溢壓，將釋放出大量的能量，而這部分能量實際上是電機從電網(wǎng)吸收能量的一部分，造成電能的巨大浪費。由這種負載的工作特性可知，其電機功率與轉速的立方成正比，而轉速與頻率的大小成正比。若改變電機的運行方式，使其不始終按額定工作頻率運行，而改用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進行啟?？刂坪驼{(diào)整運行，則其轉速可在0~2900r/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，即輸出的流量、壓力或風量也可在0~100%范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，使其與負載的工作需要精確匹配，從而達到節(jié)能降耗的目的。

　　電動機的轉速為：n=60f(1-s)/p。

　　公式：n=電機轉速

　　f=供電頻率

　　P=電機的極對數(shù)

　　s=轉差率

　　從中可以看出，交流電機的同步轉速n與電源頻率f成正比，因此，改變電源頻率可以改變電機的轉速，從而達到調(diào)速的目的。

 

　　三，變頻調(diào)速節(jié)能技術的基本原理

　　正如它的名字所說，變頻調(diào)速節(jié)能，變頻調(diào)速節(jié)能。以下主要對兩種典型負載應用的節(jié)能原理進行了分析。

　　a)恒力矩負載類應用。

　　恒扭矩負荷無論轉速如何變化，負荷都是恒定扭矩。

　　下列公式：P=K*T*N

　　K=系數(shù)P=軸功率T=負載轉矩N=轉速　　由上面的公式可以看出，軸功率與電機的轉速成正比，在因工藝需要對電機速度進行調(diào)整時，自然可以實現(xiàn)相應比例的節(jié)能。

　　(2)、變轉矩負載類應用程序。

　　離心風機、泵類是典型的變轉矩負荷，其工作特點為：多數(shù)風機長期連續(xù)運行，由于負荷轉矩與轉速的平方成正比，所以一旦轉速超過額定轉速，就會導致電機嚴重超負荷，因此風機、泵類一般不能在額定頻率運行。

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