浅析变频器节能的实现

发布时间：2022-03-13 15:32:15 浏览数：次

(1华北电力大学，河北保定 071003；2.包头第二热电厂，内蒙古包头 014030)
摘要：根据关于变频器节能问题的争论内容，分析了变频器节能的可能性及其效果。
关键词：变频器；节能；误区
中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)06—0292—01
1 关于变频器争论的问题
变频的节能，用了肯定“划算”。我们的变频设备能节电，最多省电40%……；工厂配电房都有功率因数补偿柜,功率因数都在0.9～0.95之间，装上变频器也不节电。
2 变频器节能的实现
2.1 变频器是利用电力半导体器件的通断将工频电源变换为另一频率的电能控制装置

现在使用的变频器主要采用交——直——交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
交流电动机的同步转速表达式位:

n＝60f(1－s)/p

式中:n-异步电动机的转速；f-异步电动机的频率；s-电动机转差率；p-电动机极对数。

由上式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。当电机转速从N1变到N2时，其电机轴功率（P）的变化关系如下：
P₂／ P₁ = （N₂/N₁）3
由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。
2.2 变频器节能主要体现在风机、泵的控制
2.2.1 一般的风机、泵控制为交流电机工作在工频，按额定转速转动，风量、水量等的大小由一个阀门来控制，如果要求风量（水量）很小的情况下就使对应的风道阀门关小，这样风量（水量）很小的时候电机仍然工作在额定功率。
2.2.2 采用变频调节，调节变频器输出给电机的频率，降低电机转速来控制风量，即使将变频器使用的损耗包括在内也同样省电。例如：水泵消耗功率与转速的三次方成正比，即P=Kn3，其中P为水泵消耗功率；n为水泵运行时的转速；K为比例系数。变频调速和智能控制技术，可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。

我厂备有2台以简易导流器调节的Y4-73NO.28D离心式引风机，其额定参数为：转速n=960 r/min,风量qvos=380 000 m³/h,全压pcos=3 973Pa,效率η1＝85.5％，轴功率P=480 kW。配套电动机为JSQ-158-6型，额定功率700 kW，电压Un=6 kV,电流In=83 A, cosφ＝0.87，效率ηdn=93.5%。以变速调节取代原有的导流器调节，采用的变频调速，电厂提供的计算条件是：①机组在满负荷运行时引风机实际风量仅为额定风量90%；②管路阻力曲线经过引风机的额定工况点；③机组负荷模式如表1所示；
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注：表中ηd为电动机效率，由电动机效率曲线查得。

改用变频器调速时管路的阻力曲线不变，各运行工况点必位于管路阻力曲线上，故可利用管路的阻力曲线方程由已知风量qv按下式计算相应的引风机全压p。

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p=(p_os/q²_u,os)q²_u变频调速时引风机效率η_f基本不变，则可用下式计算轴功率P=pq_v/1000η_f计算得，在变频调节方式下引风机的耗电量和节电率如表3所示。

由上述计算结果不难看出：变频调速方案节电率高达36.3%，而且随着负荷率的降低省电效果越明显。同样实践证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%～40%。

安装变频器可以省电，在正常生产时风机、泵类负载较低；如果生产工艺、负荷经常发生变化，设备的功率也在频繁变化，使用变频控制是节能改造的最好选择。如设备的负荷很稳定，经常满载运行则节电的效果就不明显。
3 结语

变频节能只有在风机、泵的应用场合最典型，所以很多的变频器厂家都有专门为风机、泵设计的专门的变频器，因为不需要很高的速度和力矩控制特性，变频调速技术用于水泵控制系统，具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。

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