推廣變頻器的應(yīng)用意義重大

  假如有這樣一部汽車,它的油門開的很大,所以跑的很快,但它的油門是固定死的,要減速只能踩剎車,這種設(shè)想聰明嗎?現(xiàn)實只中絕不允許這樣的的車通行,以為它的調(diào)速太笨,耗油太多。
 
  電廠發(fā)電,電網(wǎng)送電,電到了用戶身邊,這就是50HZ的電。風(fēng)機(jī)接上電機(jī)高速旋轉(zhuǎn),要想減少風(fēng)量,就關(guān)小風(fēng)門,這種調(diào)風(fēng)量的辦法比用剎車法調(diào)速的汽車高明嗎?然而成千上萬的風(fēng)機(jī)就這樣運(yùn)轉(zhuǎn)著,運(yùn)轉(zhuǎn)了幾十年,還在運(yùn)轉(zhuǎn)著,多么蠢笨的控制方式,多么可怕的能源浪費(fèi)呀!
 
  其實很簡單,我們能輕而易舉地把愚笨控制改為智能控制,把固定速度的電機(jī)變成快慢控制自如的節(jié)能電機(jī)。手段就是變頻器,市電經(jīng)過變頻器后就變成頻率大范圍連續(xù)可調(diào)的電源了,用這種電源給電機(jī)供電,就實現(xiàn)了交流電機(jī)的調(diào)速。
 
  據(jù)1997年11月7日《中國機(jī)電日報》報導(dǎo),在我國應(yīng)用量大面廣的風(fēng)機(jī)、水泵,1996年裝機(jī)總?cè)萘恳赃_(dá)一點(diǎn)六億千瓦,年總耗電量3200億千瓦時,約占全國總耗電量的三分之一以上,成為目前耗電量最多的設(shè)備,于國外發(fā)達(dá)的國家比,我國風(fēng)機(jī)、水泵實際運(yùn)行效率相當(dāng)?shù)?,?jié)約潛力巨大。據(jù)專家測算,利用目前成熟的先進(jìn)調(diào)速技術(shù)對其進(jìn)行節(jié)能改造,一年可節(jié)約電量1100億千瓦時,相當(dāng)于三峽工程總發(fā)電量的1.3倍,直接經(jīng)濟(jì)效益500億元。
 
  21世紀(jì)人類面臨三大難題:能源、資源、和環(huán)境,我國有12億人口,三大難題的壓力就比世界上任何一個國家更加突出。幸好我國的變頻技術(shù)已經(jīng)有了飛速發(fā)展,這種技術(shù)將是我們解決三大問題的有力武器??梢栽O(shè)想,如果火車、汽車等交通工具都變成了變頻調(diào)速的電車,大氣污染的治理就算拿大了金鑰匙。節(jié)約能源、節(jié)約資源對一個企業(yè)來說是節(jié)約資金的問題,對整個國家、整個人類來說則是利在當(dāng)代功在千秋的大事業(yè)。
 
  把電源從50HZ中解放出來!使控制變成智能化!
 
  一、變頻器的基本原理
  變頻器的種類有多種,我公司生產(chǎn)的JD_BP系列變頻器是用途最廣泛市場上最多見的一種,即交流感應(yīng)電動機(jī)用的變頻變壓調(diào)速器,習(xí)慣上稱VVVF變頻器。
 
  由電機(jī)理論可知,異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速可表示為:
  n=60·f s (1-s)/p
  f s為電機(jī)定子頻率(也即是電網(wǎng)頻率),p電機(jī)定子的繞組極對數(shù),s為轉(zhuǎn)差率。
 
  由上式可知,只要轉(zhuǎn)差率不太大,可以近似認(rèn)為轉(zhuǎn)速n與f s成正比,這就意味著連續(xù)平滑的改變電源頻率,就可以實現(xiàn)交流電動機(jī)大范圍的連續(xù)平滑調(diào)速。例如一個額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分的電動機(jī),由我變頻器供電,若啟動頻率設(shè)定為5HZ,那么變頻器可以運(yùn)行在5-50HZ之間的任一頻率上,則電動機(jī)可以運(yùn)行在300--3000轉(zhuǎn)/分之間的任一轉(zhuǎn)速上》電動機(jī)由市電啟動,啟動平衡,力矩大又節(jié)能。
 
  50HZ380V的市電經(jīng)過整流濾波環(huán)節(jié)后成為直流電,再經(jīng)過逆變環(huán)節(jié)變成了頻率和幅度都可調(diào)的交流電。在變頻器主回路中電能經(jīng)過了交流--直流--交流的變換,所以這類變頻器稱作交--直--交類變頻器。
 
  變頻器內(nèi)部的控制是用微軟電腦實現(xiàn)的,對變頻器的操作有兩個途徑,其一是用面板上的鍵盤,其二是外控,即從機(jī)內(nèi)控制端子上引出線來,在一個合適的地方對變頻器進(jìn)行控制。操作細(xì)節(jié)見使用說明書。
 
  二、變頻器的適應(yīng)場合和技術(shù)水平。我公司生產(chǎn)的JD_BP系列變頻器從1、5到400KW,計有22個型號,在以下場合特別合適:
  1、多臺電動機(jī)的同步拖動,如輥道、化纖工業(yè)中的紡絲機(jī)等。
  2、由于環(huán)境所限,必須采用封閉式鼠籠型電動機(jī)又要求有較大調(diào)速范圍者,如化工企業(yè)中的某些設(shè)備。
  3、高速傳送機(jī)械,如如某些磨床。
  4水泵、風(fēng)機(jī)空氣壓縮機(jī)類負(fù)載,這類負(fù)載節(jié)能極為明顯。
  5、提升類負(fù)載,如礦山用提升機(jī)。
 
  其實凡是交流電動機(jī)需要調(diào)速的場合都就變頻器的用武之地:列如鋼廠喂絲機(jī),塑料行業(yè)的擠塑機(jī),建材行業(yè)的帶肋拔絲機(jī),輸送帶起重機(jī),卷取機(jī),機(jī)床主軸,等等不勝枚舉。
 
  買變頻器是進(jìn)口機(jī)還是國產(chǎn)機(jī)?
 
  過去人們青睞進(jìn)口機(jī),尤其是有錢的大企業(yè)?,F(xiàn)在人們觀念在轉(zhuǎn)變,國產(chǎn)機(jī)售后服務(wù)周全,機(jī)器出了問題不會找不到維修單位,修不好可以換新的,再說,價格上國產(chǎn)機(jī)也有明顯優(yōu)勢。
 
  就普通變頻器(高壓大容量、精密控制的除外)而言,國產(chǎn)機(jī)的技術(shù)性能已經(jīng)與進(jìn)口機(jī)相近或相同。
 
  首先是技術(shù)指標(biāo)相近或相同,如頻率范圍和頻率精度,控制方式,保護(hù)功能等等,與進(jìn)口機(jī)差不多。列如在供水方面我機(jī)與世界名牌ABB進(jìn)口機(jī)性能一樣,操作方便程度一樣。
 
  其次是關(guān)鍵器件相同或相近。
  最重要的關(guān)鍵器件有二,其一是功率開關(guān)管,其二是控制系統(tǒng)的核心--單片機(jī),這兩器件我們用的世界最好品牌。
  與國產(chǎn)變頻器相比,我們屬于先進(jìn)水平。首先我機(jī)的軟件是先進(jìn)的,它是根據(jù)用戶實際情況自主開發(fā)的,例如為礦山提升機(jī)寫的軟件具有極好的低頻性能,敢說技壓群芳。
 
  其次是電路板的制作講究,電路板就找著名廠家加工的,焊接是在國家一級企業(yè)的波峰焊生產(chǎn)線上進(jìn)行的,質(zhì)量完全有保證。
 
  三、變頻器驅(qū)動風(fēng)機(jī)的節(jié)能原理
  流體力學(xué)知識給出了流量Q轉(zhuǎn)速n電動機(jī)功率P,流體壓力H之間的關(guān)系表達(dá)式:Q1/Q2=N1/N2; H1H2=(N1/N2)2 P1/P2=(N1/N2)3
 
  由流體力學(xué)可知,傳輸管道給定之后,阻力R為某一常數(shù)C時,用轉(zhuǎn)速調(diào)整流量,壓力H與流量Q有函數(shù)關(guān)系。
  H=F1(Q)|R=C
  要求Q增加,H必然有更快的增加,
  管道粗則阻力小,用R1表示。
  管道細(xì)則阻力大,用R2表示。R2>R1
  為得到流量QA,粗管壓力為H1,細(xì)管壓力為H2.同一個H2的壓力,在細(xì)管中對應(yīng)小流量QA,在粗管中則對較大的流量QB.
轉(zhuǎn)速n 一定時,用改變管了阻的辦法調(diào)整流量,壓力與流量也有一個固定函數(shù)關(guān)系。
 
  H=f2(Q)|n=c對同一轉(zhuǎn)速而言,流量增加,壓力必定下降;轉(zhuǎn)速下降,對應(yīng)同一流量的壓力也下降n1、 n2,所以 n2曲線在下,曲線n1在上。
 
  現(xiàn)把圖2和圖3的曲線畫在同一張紙上,一個工作點(diǎn)由4個參數(shù)來確定:H 、Q、n、R。
 
  現(xiàn)設(shè)風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)上:管阻為R1,轉(zhuǎn)速為n1,流量為Q1,為了減小流量到Q2,有二個途徑供選擇。其一,把工作點(diǎn)移到B點(diǎn),這就是轉(zhuǎn)速不變增加管阻(調(diào)風(fēng)門)的情況。
 
  在這種情況電機(jī)的軸興功率為:
  PB=H2·Q2/n n為風(fēng)機(jī)的效率 其二,把工作點(diǎn)移至C點(diǎn),這是管阻不變降低轉(zhuǎn)速n 的辦法(轉(zhuǎn)速由n1減至n2),這時電機(jī)軸頭功率為:
  Pc=H2·Q2/n n為風(fēng)機(jī)的效率
  由于H2明顯的大于H1,所以PB明顯大于PC。
 
  由此不難看出,用降低轉(zhuǎn)速的辦法可節(jié)省的功率是:
  P=Pb-Pc=Q2·(H2-H1)/n
  P通常達(dá)Pb的30%,甚至50%
  這便是變頻器用到風(fēng)機(jī)上的節(jié)能原理用以上的方法也利用分析變頻器在水泵上的使用情況。
 
  水泵系統(tǒng),風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計時都留有足夠大的容量保險系數(shù).從發(fā)展的觀點(diǎn),從有備無患(例如火災(zāi)用水)的觀點(diǎn)來看是十分必要的??蛇@就造成了平時出力不足,造成不必要的能源浪費(fèi)。用變頻器改造現(xiàn)有的供水\風(fēng)機(jī)系統(tǒng)便可很好的解決這個矛盾。
 
  四、節(jié)能與負(fù)載類型的關(guān)系
  使用變頻器的目的不外乎兩個:調(diào)速、節(jié)能。變頻器的負(fù)載是交流電動機(jī),電動機(jī)的負(fù)載種類繁多,現(xiàn)按功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系來進(jìn)行分類:
  1、恒功率負(fù)載,例如:卷取機(jī),軋機(jī),機(jī)床主軸等這類負(fù)載使用變頻器的目的主要在于調(diào)速,節(jié)能效果不明顯。
  2、功率正比于轉(zhuǎn)速負(fù)載,例如:輸送帶起重機(jī)、擠壓機(jī)、壓縮機(jī)等。這類負(fù)載用上變頻器節(jié)能效果明。   
      3、功率正比于轉(zhuǎn)速平方的負(fù)載,例如:各種水泵、油泵等,這類負(fù)載用上變頻器,節(jié)能效果更明顯。
  4、功率正比小于轉(zhuǎn)速立方的負(fù)載,例如:各種風(fēng)機(jī),風(fēng)扇,這類負(fù)載用上變頻器,節(jié)能效果最明顯

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2024-12-25 04:06:28