变频器节能效率计算VIP免费

概述在许多情况下,使用变频器的目的是调速,尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说,设计选型往往以最大工况来选。与实际的工况存在较大的可调整空间。在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制,节能效果非常明显。同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。1变频调速原理三相异步电动机转速公式为:n=60fp(1−s)式中：n-电动机转速，r/min；f-电源频率，Hz；p-电动机对数s-转差率,从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。1.1变频工作原理异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz。电机定子绕组内部感应电动势为U1≈E1=4.44f1Nk1∅1式中E1-定子绕组感应电动势，V；∅1-气隙磁通，Wb；N-定子每相绕组匝数；f1-基波绕组系数。在变频调速时，如果只降低定子频率f1，而定子每相电压保持不变，则必然会造成∅1增大。由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在U1=Un，f1=fn时，电动机主磁路接近饱和，增大∅1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。若在降低频率的同时降低电压使E1/f1保持不变则可保持∅1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。这种方式称为恒磁通控制方式。此时电动机转矩为T=m1pf12π(r2s+sx22r2)(E1f1)2式中T-电动机转矩，N.m；m1—电源极对数；p—磁极对数；s—转差率；r2—转子电阻；x2—转子电抗；由于转差率s较小，(r2/s)2≫x22则有T≈m1pf12πr2s(E1f1)2=kf1s其中k=m1p2πr2(E1f1)2由此可知：若频率f1保持不变则T∝s；若转矩T不变则s∝1/f1；电动机临界转差率sm≈r2x2=r22πf1L2=Cf1其中C=r22πL2电动机最大转矩Tm=m1pf14π12πf1L2(E1f1)2=常数最大转速降∆nm=smn1=Cf160f1p=60p=常数由此可知：保持E1/f1=¿¿常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数，与频率无关。因此不同频率的各条机械特性曲线是平行的，硬度相同。1.2风机、泵负载特性以风机、泵类为代表的二次方减转矩负载即转矩与转速平方成正比。如图所示，在低转速下负载转矩非常小。风机、水泵的负载特性如下n1/n2=Q1/Q2(n1/n2)2=H1/H2=T1/T2(n1/n2)3=P1/P2式中Q1/Q2—风量、流量，m3/s；H1/H2—风压，Pa；T1/T2—轴功率，kW；P1/P2—负载转矩，N.m；n1/n2—转速，r/min。从上式可知，风机风量、泵的流量与转速成正比；风机风压、泵的杨程与转速的二次方成正比；风机、泵的轴功率与转速、风机风量、泵流量的三次方程正比；风机、泵的轴功率在速度不变时与风机风压、泵杨程成正比。按离心式泵功率选择电动机P=kγQ(H+∆H)/ηηc×10−3式中P—离心式泵电动机功率，kW；γ—液体密度，kg/m3；Q—泵的出水量，m3/s；H—水头，m；∆H—主管损失的水头，m；η—水泵效率，约为0.60.84;ηc—传动效率，与电动机直连时取ηc=1；K—裕量系数，与功率有关。当管道长、流速高、弯头与阀门数量多时，裕量系数适当增大。由于风机、泵的容量是按最大风量及风压、流量及杨程确定的，与实际需要存在较大的可调整空间，按照风量、风压、流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出功率和输出转矩达到节能效果。如下图，曲线1是阀门全部打开时供水系统的阻力特性，曲线2是额定转速时泵的杨程特性；此时供水系统的工作点位A，流量为Qa，杨程为Ha；电动机的轴功率与O-Qa-A-Ha-O面积成正比。如果要将流量减少为主要的调节方式有两种：1）传统的方法是保持电动机转速不变，将阀门关小，此时阻力特性曲线如图3所示，工作点移至B点，流量为Qb，杨程为Hb；电动机的轴功率与面积O-Qb-B-Hb-O成正比。2）阀门的开度不变，降低电动机的转速，此时杨程特性如曲线4所示，工作点移至C点，流量仍为Qb，但杨程为HC；电动机的轴功率为O-Qb-C-HC-O成正比。由此可见当需求量下降时，调节转速...