变频器节能效率计算
8页1、变频器节能效率计算概述在许多情况下,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:?=?(?)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?&=?=?式中???定子绕组感应电动势,V;?气隙磁通,Wb?定子每相绕组匝数;?-基波绕组系数。在变频调速
2、时,如果只降低定子频率??,而定子每相电压保持不变,则必然会造成??姆大。由于电机制造时,为提高效率减少损耗,通常在??=?=?时,电动机主磁路接近饱和,增大??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????呆持不变则可保持??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?()?但+?4-?+-?)式中?电动机转矩,N.m;?厂电源极对数;?-磁极对数;?-转差率;?k转子电阻;?二转子电抗;由于转差率?较小,(?则有?弋2?=?-?.?苴中??=口?%(勺/、??(?,由此可知:若频率??呆持不变则??8?若转矩?不变则?A?;电动机临界转差率??=一=? 4 r?2o= ?其中??=电动机最大转矩???=?(?)=常数最大转速降??? = ?=?也业心=不二吊数? ?由此可知:保持??=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
3、转速下负载转矩非常小。风机、水泵的负载特性如下?=?&(?)?=?=?(?)?=?式中?3一风量、流量,????风压,Pa;?丁轴功率,kW;?广负载*$矩,N.m;?广转速,???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=kTQ(H+?H)/t!?x?式中P离心式泵电动机功率,kVV?-液体密度,kg/?;Q一泵的出水量,????Hl水头,m;?主管损失的水头,m;“一水泵效率,约为0.60.84;?厂传动效率,与电动机直连时取??=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
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