永磁变频和工频对比
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永磁变频和工频对比 The manuscript was revised on the evening of 2021
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=×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()×效率()×根号3 。
单相电机有功功率计算公式:P=UI×cosφ U是相电压,相电流
单向电机功率=电流×220V×功率因数()×效率();
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,排气量Qo=3/min
a.永磁双级变频GMFII37机型的整机输入功率测得为Pi=,则整机的输入比功率为:qi=Pi/Qo==
b.永磁双级变频GMFII30机型的整机输入功率测得为Pi=,则整机的输入比功率为:qi=Pi/Qo==
c.而普通异步工频机型的输入功率测得为Pi=,其整机的输入比功率为:
qi=Pi/Qo==
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<,2级能效为输入比功率≤qi<,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,而双级永磁变频30KW机型的轴功率为,节电率达到%。每小时节约。
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
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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:
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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):
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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?=%
功率因子:COSφ=
?
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):
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P1=(马达额定输出功率P÷马达效率η)=132kw÷%=
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
=(132kw÷%)x–=
(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)
该台机器的名义比功率(在7bar时,考虑服务系数且满载时):
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PB1=P2÷24m3/min
?
=(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,效率为85%,则风扇马达的输入功
耗为:
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PF=÷85%=
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):
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PZ=P2+PF=+=kw
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=÷24=(m3/min)
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2、根据测量的电流,电压值计算输入功率。
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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)
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I—是电动机电源输入的线电流(A)
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COSφ—是电动机的功率因数
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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