永磁变频和工频对比

永磁变频和工频对比

现在空压机的的能耗巨大，一般工厂的电费最高70%的电费都来自于空压机的消耗，那么节能就势在必行，那么什么空压机比较节能呢？

一、能效等级

三相电机有功功率计算公式：P=1.732×U×I×cosφ

U是线电压，某相电流。

三相电机功率=电流×380V×功率因数（0.85）×效率（0.85）×根号3 。

单相电机有功功率计算公式：P＝UI×cosφU是相电压，相电流

单向电机功率=电流×220V×功率因数（0.75）×效率（0.75）；

还有粗略计算时：实际功率＝额定功率×实际电流/额定电流

假设按额定功率为37kW的机型计算，转速同为2975rpm，排气压力为0.8MPa，排气量Qo=6.3m³/min

a.永磁双级变频GMFII37机型的整机输入功率测得为Pi=43.5kW，则整机的输入比功率为：qi=Pi/Qo=43.5/6.7=6.5

b.永磁双级变频GMFII30机型的整机输入功率测得为Pi=35.4kW，则整机的输入比功率为：qi=Pi/Qo=35.4/5.72=6.18

c.而普通异步工频机型的输入功率测得为Pi=43.64kW，其整机的输入比功率为：qi=Pi/Qo=43.64/5.84=7.47

根据《GB15193-2009容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》中螺杆空气压缩机的标准，1级能效为输入比功率qi＜7.2，2级能效为输入比功率7.2≤qi＜8.1，因此永磁双级机型为1级能效，普通异步工频机型只能达到2级能效。

二、空压机几种气量调节方式的分析

为使空压机的排气量与用户用气量达到平衡，普通空压机常用的气量调节方式为进气节流调节、加载/卸载调节等方式，由于存在进气节流导致真空度过大、以及加卸载时的压差损失等原因，这些方式的节能效果却不理想。

后来由于电机变频控制技术的发展，出现了通过对电机转速进行控制的调节方式，这种方式可使空压机的耗电量与排气量接近成线性比例变化，目前正逐渐普及开来。但是这种控制方式有以下几个缺陷：

普通异步电机的转速与负载小于设计的额定点时，电机的效率明显下降，而且差值越大其效率下降的越明显

普通异步电机运行在较低的频率时，会出现输出转矩不足的问题，使得变频器出现“电机转矩过载”而跳机的故障

普通异步电机在较低的频率下运行时还会出现转速不稳定、振动噪音增大、发热量增加等现象。

即使采用电流矢量控制的方式也不能完全消除以上这些缺点。

现在的新控制方式为采用永磁电机＋专用变频驱动器的控制方式，具有效率高且始终能保持在很高的水平、任何转速下的恒转矩运行、转速稳定、转速变化的响应速度快（从0到额定转速的加速时间为50ms以内，且不存在冲击电流）、噪音低等优势。

三、节能效果

同样按前面同等气量单级和双级机型，在负载率只有100％时，普通进气节流控制的单级工频37KW机型的输入功率为47.33kW，而双级永磁变频30KW机型的轴功率为42.35kW，节电率达到11.1％。每小时节约4.97KW。

若果按每年工作6000小时计算，普通异步工频机型每年的电费开销为29万元，而如果改用永磁同步变频机型的话，每年的用电费用则为25万元，每年节省的电费为3万元。

比功率=输入功率/排气量 KW*min/m³=

度/m³=比功率/60 M³/min

年用气量=年开机时间X60X排气量

年用电费=年用气量X度/m³

空压机的比功率

空气压缩机是否节能的唯一判断标准为“比功率”。

要了解一台螺杆空气压缩机的比功率，

首先要对其输入功率的概念有完整的认识。我们知道，用户要支付的

电费不是整台机器的输出功耗，而是整台机器的输入功耗，即该台机器的总输入能耗。下面我分两种情况对输入功耗计算进行举例说明：

1、根据马达铭牌参数计算输入功耗。计算模式如下：

（1）任何一台机器，其马达铭牌上均需注明的参数有（以常规的单级空压机

132kw机型举例：流量=24m3/min，工作压力=7Bar举例）：

马达额定功率（额定输出功率或额定轴功率）：P=132kw

马达效率（以华达电机举例）：η=94.7%

功率因子：COSφ=0.892

Ø 该台机器的马达名义额定输入功率（不考虑服务系数且满载时）：

P1=（马达额定输出功率P÷马达效率η）=132kw÷94.7%=139.39kw

Ø 该台机器的名义额定输入功率（考虑服务系数且满载时）：

P2=（主马达额定输出功率P÷主马达效率η）x(服务系数S.F-0.05)

=（132kw÷94.7%）x(1.15–0.05)=153.33kw

（注意：理论上计算服务系数时需考虑留5%的余量，不能满额计算）

Ø 该台机器的名义比功率（在7bar时，考虑服务系数且满载时）：

PB1=P2÷24m3/min

=6.39kw/(m3/min)

注意：如是风冷机器，同时还需要考虑进去风扇的输入功率。假如该台机器为风

冷型机器，风扇马达的额定功率为4.5kw，效率为85%，则风扇马达的输入功

耗为：

PF=4.5kw÷85%=5.29kw

Ø 则该台机器的名义总输入功率（考虑风扇功耗且考虑服务系数且满载时）：PZ=P2+PF=153.33+5.29=158.62kw

Ø 该台风冷机器的名义比功率（在7bar时，考虑服务系数且满载时）：

PB2=PZ÷24m3/min=158.62÷24=6.61kw/(m3/min)

2、根据测量的电流，电压值计算输入功率。

输入功率指的是：电源给电动机输入的有功功率（KW）：

P=（√3*U*I*COSφ）/1000

U—是电动机电源输入的线电压（V）

I—是电动机电源输入的线电流（A）

COSφ—是电动机的功率因数

举例：你可以测量出一台空压机在排气压力达到

7bar时的电压、电流，就可以根据上述公式计算出其在7bar

时对应的输入功耗。根据上述表格中的主马达

Y2-315M-4数据，我们知道在不考虑工况因素（即服务因数的条件下），根据其马达满载时的额定电流值，电压值，我们一样可以计算出该马达的输入功耗值：

U=380V

I=237A

COSφ=0.892

则该台主马达的总输入功耗值为：

P3=（√3*U*I*COSφ）/1000=(1.731*380*237*0.892)/1000=139.14kw