風機、水泵類電動機在不同調(diào)節(jié)方式下的功率損耗和節(jié)電效果差異很大。以在80%額定流量下,不同調(diào)節(jié)方式的耗電率和節(jié)電率見2.2不同調(diào)節(jié)方式的耗電率和節(jié)電率比較%對于流量調(diào)節(jié),無論是出口閥調(diào)節(jié)還是入口閥調(diào)節(jié),都會使大量流量消耗在截流過程中,對管道和閥門均會造成較大的沖擊,調(diào)節(jié)的線性度差,風機易發(fā)生喘振,且電動執(zhí)行器故障率高,不適宜頻繁調(diào)節(jié),構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)難度大;采用液力耦合器調(diào)節(jié),盡管流量變化平滑,但液力耦合器體積大,調(diào)節(jié)范圍窄,節(jié)電效果不明顯,且油系統(tǒng)維護復雜。
由流體力學原理知:流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比,壓力H與轉(zhuǎn)速n2成正比,軸功率P與轉(zhuǎn)速n 3成正比,即:
Q / Qe= n / ne, H / He= ( n/ ne)2, P/ Pe= ( n / ne)3( 1)式中: Q、H、P和n給定工況下的流量、壓力、軸功率和轉(zhuǎn)速;Q e、H e、P e和n e額定工況下的流量、壓力、軸功率和轉(zhuǎn)速。
電機轉(zhuǎn)速的基本公式:
n = 60f / p (1- s)( 2)式中: f電機定子頻率;p電機的極對數(shù),為常數(shù);s電機的轉(zhuǎn)差率。
從式( 2)中不難看出,變頻調(diào)速就是均勻地調(diào)節(jié)電動機定子頻率f ,從而平滑地調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速n.異步電動機變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬、平滑性高、機械特性硬等優(yōu)點,因此成為當前最主要的調(diào)速方式。
由公式( 1)推出當電動機在給定轉(zhuǎn)速n下,其節(jié)約的電量為:
Wn= < 1- ( n / ne)3> PeT( 3)式中: W n節(jié)約的電量, kW h;t電動機在給定轉(zhuǎn)速n下的運行時間, h.
由式( 3)不難看出,當電動機轉(zhuǎn)速n大幅度下降時,其節(jié)電效果非常明顯。
中小功率電動機的變頻調(diào)速節(jié)電已得到大家的認可,但節(jié)電效果有限。大功率的風機、水泵盡管數(shù)量少,但功率大,約占風機、水泵總功率的50% 60%,節(jié)電潛力巨大。
大功率變頻器及變頻調(diào)速方案
我國標準定義:高壓是指電壓等級為66 kV以上的供電電壓,低壓是指電壓等級為1 kV以下的配電電壓,中壓是指電壓等級為1 35 kV的配電電壓,中壓變頻器是指輸入/輸出電壓為1 10 kV的變頻器。
目前較為推崇的多重、多級串聯(lián)式中壓變頻器,是利用移相變壓器得到多級低壓工頻電壓,分別整流、濾波、逆變、串聯(lián)后,再將各相中性點相連,以三相變頻電源向電動機供電。各功率單元參數(shù)相同,耐壓均為690 V,采用摸塊化結(jié)構(gòu),易于更換。各功率單元通過采用多級低壓IGBT的PWM式脈寬調(diào)制技術(shù),使總輸出的正弦波近乎基波。
目前的變頻調(diào)速方案有以下幾種:
( 1)低低方案。電動機功率200 kW,采用低壓變頻器直接向380 V電動機供電,這也是目前最為普遍且應(yīng)用最廣泛的調(diào)速方案。
( 2)高低低方案。200 kW電動機功率800 kW,電動機電壓選定為380 660 V,通過降壓變壓器低壓變頻器,向電動機提供變頻電源。
此方案性能優(yōu)越,低壓變頻器技術(shù)成熟,變頻器選擇余地大,相對投資少,但若采用工頻電源直接起動電動機,需受供電系統(tǒng)容量和配電變壓器容量的限制。
( 3)高低高方案。800 kW電動機功率1 500 kW,電動機電壓選定為6 kV或10 kV,利用降壓變壓器將系統(tǒng)電壓降為600 V或460 V,通過低壓電流源型變頻器變頻后,再用升壓變壓器將電壓升為6 kV或10 kV,向電動機提供變頻電源。
此方案價格適中,調(diào)速平穩(wěn),但增加了降/升壓變壓器后,使整個回路效率降低,且升壓變壓器由于有諧波電流通過,溫升會大幅度提高。










