变频器功率计算
变频器输出频率与电压、功率的关系
变频器的一些输出频率与电压,功率等都有关系,
1.变频器输出频率与输出电压之间对应关系:变频器输出频率与输出电压为正比。
举例:当输出频率由50Hz调整为30Hz时,实测的输出电压为232V。
此时,输出频率为额定频率的60%,输出电压同样为输入电压的60%。
2.变频器输出频率与输入功率之间对应关系:变频器输出频率与输入功率的立方成正比。
举例:当输出频率由50H z调整为30Hz时,输入功率由额定值减少为P输入=设:电动机额定功率=100KW则输入功率==21.6K W。
3.变频器输出频率与输入电流之间对应关系:变频器输出频率与输入电流的立方成正比。
举例:当输出频率由50H z调整为30Hz时,输入电流由额定值减少为P输入=设:电动机额定电流=200A则输入功率==43.2A。
(此文转自一览电机英才网)。
变频器的功率因数
变频器的输入电流与电动机所需的功率、供电电压、变频器的效率、功率因数等有关。
而变频器的功率因数是随着电源的阻抗而变化的,低阻抗导致较低功率因数,高阻抗导致较高的功率因数。
由于变频器所带负载是电动机,使输入输出的功率因数不一样,用变频器后输出端的功率因数是高于输入端功率因数的。
电动机的电流取决于所需的轴功率,电动机的功率因数通常比变频器的功率因数要低,由于这个特点,变频器的输入电流就会比所驱动的电动机电流要小一些。
如有一台15KW/380V的4极电动机,用一台对应的变频器拖动,现把相关参数计算如下:
从上可看出,变频器的输入电流比输出电流小是客观存在的。
有人认为以下因素也会导致变频器的输入电流比输出电流小。
变频器的输出电流是由逆变器提供的,通过脉宽调制电流的波形近似于正弦,只有增大输出,才能保证负载的需要,一般大于输入的10%。
变频器在运行时输入端、输出端的电流含有高次谐波,很难测量出相位角,按传统测量方法也会产生测量误差。
常规仪表测量含有谐波成分的电流、电耗是会有一定的误差,但不管测量的结果如何,变频器的输入功率因数一般较高,约0.95以上,而电机输入功率因数,一般为0.85左右,那么从能量守恒来考虑。
输出电流必定比大于输入电流才能满足等式的平衡。
变频器的功率因数
(3)整流式仪表 (准确)
2、输入电流的测量 (要修正)
非正弦电流的测量
电流互感器的误差原因
以7次谐波电流为例: (1)互感器绕组和仪表绕组的感抗
∴ f7↑→XL7=2πf7L↑→I7↓ (2)绕组分布电容的分流作用加大
f7↑→IC7↑→I7↓ (3)铁心的导磁率 f7↑→μ↓(μ-导磁率) (4)铁心中的功率损失
交流电抗器除了可以将功率因数提高至(0. 75~0.85)外,还具有削弱浪涌电流和
电源电压不平衡的影响。
配接直流电抗器,功率因数可提高至0.9以
上。
(2)采用12脉波整流
七、变频器主电路的测量
常规测量不可靠! 1、输出电压的测量 (1)电磁式仪表 fX↓→XL=2πfXL↓→IL↑
(2)数字式仪表
f7 ↑→P7↓( P7 -副方的七次谐波电流功率) ∴ I5’< I5; I7’< I7; I11’< I11;……
3、功率的测量
(1)输入电流的特点 额定频率时的直流电压波形(重载)
低频时的直流电压波相分别测量再相加)
八、主电路的干扰问题
1、变频器的干扰源 2、电路耦合引起的干扰 3、磁路耦合引起的干扰 4、电磁辐射引起的干扰 (参教材P52-56,阅读) 作业 P66 1-11
六、变频器的功率因数
变频调速系统的功率因数究竟是高还是低?
1、变频器的输入电流
功率因数的完整定义
功率因数的两个方面
功率因数的公式
λ=P/S=υ•cosφ
υ──电流的畸变因数,等于电流基波分量的有效值 与总有效值之比:
v
I1
I12
I
2 5
I
2 7
简述关于变频电机的频率和电流的关系
简述关于变频电机的频率与电流的关系霍工:针对您的问题有关系公式可参照分析:关系公式与分析电机功率:P=1、732×U×I×cosφ(0、86)×η(91%);电机电流:I=P/1、73×U×cosφ(功率因素)×η(效率);I: 电流;P: 功率W; U: 电压电机转矩:T=9549×P/n ; T:转矩;P:功率KW;n:转速电机转速:n=60f/p,p为电机极对数,例如四级电机的p=2;当频率达50Hz时,电机达到额定功率,再增加频率,其功率就是不会再增的,会保持额定功率。
电机转矩在50Hz以下时,就是与频率成正比变化的;当频率f达到50Hz时,电机达到最大输出功率,即额定功率;如果频率f在50Hz以后再继续增加,则输出转矩与频率成反比变化,因为它的输出功率就就是那么大了,您还要继续增加频率f,那么套入上面的计算式分析,转矩则明显会减小。
转速的情况与频率就是一样的,因为电源电压不变,其频率的变化直接反应的结果就就是转速的同比变化,频率增,转速也增,它减另一个也减。
变频电源的电流与频率的关系一、变频调速的基本控制方式与基准电压、基准频率的关系, 电机用变频器调速时有两种情况--基频(基准频率)以下调速与基频以上调速。
必须考虑的重要因素就是:尽量保持电机主磁通为额定值不变。
如果磁通过弱(电压过低),电机铁心不能得到充分利用,电磁转矩变小,负载能力下降。
如果磁通过强(电压过高),电机处于过励磁状态,电机因励磁电流过大而严重发热。
二、根据电机原理可知,三相异步电机定子每相电动势的有效值: E1=4、44f1N1Φm 式中:E1--定子每相由气隙磁通感应的电动势的有效值,V ;f1--定子频率,Hz;N1——定子每相绕组有效匝数;Φm-每极磁通量由式中可以瞧出,Φm的值由E1/f1决定,但由于E1难以直接控制,所以在电动势较高时,可忽略定子漏阻抗压降,而用定子相电压U1代替。
简述关于变频电机的频率和电流的关系
简述关于变频电机得频率与电流得关系霍工:针对您得问题有关系公式可参照分析:关系公式与分析电机功率:P=1、732×U×I×cosφ(0、86)×η(91%);电机电流:I=P/1、73×U×cosφ(功率因素)×η(效率);I: 电流;P: 功率W; U: 电压电机转矩:T=9549×P/n ; T:转矩;P:功率KW;n:转速电机转速:n=60f/p,p为电机极对数,例如四级电机得p=2;当频率达50Hz时,电机达到额定功率,再增加频率,其功率就是不会再增得,会保持额定功率。
电机转矩在50Hz以下时,就是与频率成正比变化得;当频率f达到50Hz时,电机达到最大输出功率,即额定功率;如果频率f在50Hz以后再继续增加,则输出转矩与频率成反比变化,因为它得输出功率就就是那么大了,您还要继续增加频率f,那么套入上面得计算式分析,转矩则明显会减小。
转速得情况与频率就是一样得,因为电源电压不变,其频率得变化直接反应得结果就就是转速得同比变化,频率增,转速也增,它减另一个也减。
变频电源得电流与频率得关系一、变频调速得基本控制方式与基准电压、基准频率得关系, 电机用变频器调速时有两种情况--基频(基准频率)以下调速与基频以上调速。
必须考虑得重要因素就是:尽量保持电机主磁通为额定值不变。
如果磁通过弱(电压过低),电机铁心不能得到充分利用,电磁转矩变小,负载能力下降。
如果磁通过强(电压过高),电机处于过励磁状态,电机因励磁电流过大而严重发热。
二、根据电机原理可知,三相异步电机定子每相电动势得有效值: E1=4、44f1N1Φm 式中:E1--定子每相由气隙磁通感应得电动势得有效值,V ;f1--定子频率,Hz;N1——定子每相绕组有效匝数;Φm-每极磁通量由式中可以瞧出,Φm得值由E1/f1决定,但由于E1难以直接控制,所以在电动势较高时,可忽略定子漏阻抗压降,而用定子相电压U1代替。
变频器频率电压计算公式
变频器频率电压计算公式
变频器的输出电压和频率有一定的关系,其计算公式为:Uo=UsFm/Fs,其中Uo为变频器的输出电压,Us为电源电压,Fm为变频器的输出频率,Fs 为电源频率。
例如,如果电源电压为50V,变频器的输出频率为50Hz时,输出电压就是50V;如果电源电压为220V,输出频率为10Hz时,输出电压就是220V。
变频器输出的频率也可以通过其他公式来计算,例如:
1. 变频器的输出频率公式:Fm=F1N1/N2,其中F1为电源频率,N1为电机的额定转速,N2为变频器的输出转速。
2. 变频器的输出电流公式:I=Pr/(Uocosφ),其中Pr为负载功率,Uo为变频器的输出电压,cosφ为功率因数。
3. 变频器的效率公式:η=Po/Pi,其中Po为电机输出功率,Pi为变频器输入功率。
因此,使用上述公式就可以根据需要的输出电压和频率来计算变频器的输出电压和频率。
不过在实际使用中,还需要考虑到负载的特性和其他因素的影响。
变频器计算
变频器计算一、变频器的合理选用变频器的选用,应按照被控对象的类型、调速范围、静态速度精度、启动转矩等来考虑,使之在满足工艺和生产要求的同时,既好用,又经济。
1. 变频器及被控制的电机(1)电机的极数。
一般电机极数以不多于4 极为宜,否则变频器容量就要适当加大。
(2)转矩特性、临界转矩、加速转矩。
在同等电机功率情况下,相对于高过载转矩模式,变频器规格可以降格选取。
(3)电磁兼容性。
为减少主电源干扰,在中间电路或变频器输入电路中增加电抗器,或安装前置隔离变压器。
一般当电机与变频器距离超过50m时,应在它们中间串入电抗器、滤波器或采用屏蔽防护电缆。
表1 列出不同类型变频器的主要性能、应用场合。
2. 变频器箱体结构的选用变频器的箱体结构要与条件相适应,必须考虑温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素。
有下列几种常见结构:(1) 敞开型IP00型。
本身无机箱,可装在电控箱内或电气室内的屏、盘、架上,尤其适于多台变频器集中使用时选用,但环境条件要求较高。
(2)封闭型IP20 型。
适于一般用途,可有少量粉尘或少许温度、湿度的场合。
(3)密封型IP45 型。
适于工业现场条件较差的环境。
(4)密闭型IP65 型。
适于环境条件差,有水、灰尘及一定腐蚀性气体的场合。
3. 变频器功率的选用变频器负载率β与效率η的关系曲线见图1。
由图1 可见:当β= 50%时,η= 94%;当β= 100%时,η= 96%。
虽然β增一倍,η变化仅2%,但对中大功率(几百千瓦至几千千瓦) 电动机而言亦是可观的。
系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积。
从效率角度出发,在选用变频器功率时,要注意以下几点。
(1)变频器功率与电动机功率相当时为最合适,以利于变频器在高效率状态下运转。
(2)在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时,则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率,并且应略大于电动机的功率。
(3)当电动机属频繁启动、制动工作或处于重载启动且较频繁时,可选取大一级的变频器,以利于变频器长期、安全地运行。
变频器功率器件损耗计算-2010020
2 Ip Ip Ip 1 1 2 (VF 0 rF ) m cos (VF 0 rF I p ) 2 4 8 3
VF0和rF的获取方法与整流二极管相同
上下二极管互补工作,通态损耗相同。
IGBT模块损耗计算(两电平)
• 二极管关断损耗计算
二极管关断损耗与电压、结温的关系与IGBT一致,但与驱动电阻成反比,驱动电阻越 大,关断能量越小。二极管关断能量与电流不是线性关系。
Vdc Ic ∙ Vnom Inom
T
T
Vdc Ic ∙ ∙ Vnom Inom
Ic用IGBT电流在一个电源周期内的平均值代替
1 Ic = 2π
π 0
Ip sinωtdωt =
Ip π
IGBT模块损耗计算(两电平)
• IGBT开关损耗计算
Psw
T
1 = fs ∙ [Eon π
T
Vnom , Inom , R G , Tj
变频器功率器件损耗计算
唐益宏
2010-10-28
目录
• 整流二极管损耗计算 • IGBT模块损耗计算 • 电解电容损耗计算
• 电抗器损耗计算
• 反激电源主开关管损耗计算
• 反激电源变压器损耗计算
• 反激电源整流二极管损耗计算
变频器主电路
Lin R S T
Ldc
Lout U V W
整流二极管损耗计算
1 1 d IGBT 1 m sin(t ) m sin[3(t )] 2 5
IGBT模块损耗计算(两电平)
• 采用SVPWM调制时的损耗 IGBT通态损耗
Pfw
T
1 = 2π
π 0
变频器功率计算
3、电磁调速系统电磁调速系统由鼠笼异步电机、转差离合器、测速电机和控制装置组成,通过改变转差离合器的激磁电流来实现调速。
转差离合器的本身的损耗是由主动部分的风阻、磨擦损耗及从动部分的机械磨擦损所产生的。
如果考虑这些损耗与转差离合器的激磁功率相平衡,且忽略不计的话,转差离合器的输入、输出功率可由下式计算:电动机轴输出功率式中:T2—转差离合器的输出转矩n2 –-转差离合器的输出轴转速电动机的输出功率,即为转差离合器的输入功率。
对于恒转矩负载,T= T1 = T2=常数,所以,转差离合器的效率:电磁调速电机为鼠笼式电机,由于输入功率和转矩均保持不变,鼠笼式电机的功率保持不变。
损耗以有功的形式表达出来,损耗功率通过转差离合器涡流发热并由电枢上的风叶散发出去。
由损耗功率公式(10)可以清楚看到,电磁调速电机的转速越低,浪费能源越大,然而生产机械的转速通常不在最大转速下运行,变频调速是一种改变旋转磁场同步速度的方法,是不耗能的高效调速方式,因此改用变频调速的方式会有非常好的节能效果,节省的能量直接可用(10)式计算。
4、液力偶合器调速系统液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化,来传递电动机能量,电动机通过液力偶合器的输入轴拖动其主动工作轮,对工作油进行加速,被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮,把能量传递到输出轴和负载。
液力偶合器有调速型和限矩型之分,前者用于电气传动的调速,后者用于电机的起动,系统中的液力偶合器在电机起动时起缓冲作用。
由于液力偶合器的结构与电磁转差离合器类似,仿照电磁调速器效率的计算方法,可得:同样,用(12)式可计算将液力耦合器调速改造为变频调速后的节能量。
5、绕线式电机串电阻调速系统绕线式电机最常用改变转子电路的串接电阻的方法调速,随着转子串接电阻的增大,不但可以方便地改变电机的正向转速,在位能负载时,还可使电机反向旋转和改变电机的反向转速,因此这种调速方式在起重﹑冶金行业应用较多。
变频电机电压计算公式
变频电机的电压计算公式主要有两种:
1.U = 3 x P / (k x I),其中U为电压,P为电机功率,k为电机的功率因数
(通常为0.85),I为电机的额定电流。
这个公式与传统电机的电压计算方法相同。
2.V = (50 / f) * V0,其中V0为电机额定电压,f为变频器输出频率,V为
变频器输出电压。
这个公式用于计算变频器输出电压,需要根据变频器输出频率来计算。
当输出频率为50赫兹时,输出电压为电机的额定电压V0;当输出频率为0赫兹时,输出电压为0。
请注意,以上两个公式分别适用于不同的情况,具体使用哪个公式需要根据实际情况来判断。
同时,这些公式只是理论上的计算方法,实际应用中还需要考虑其他因素,如电机的负载情况、环境温度等。
变频器的节能计算方法
现有一台250KW风机,现采用星--三角起动运行,工作电流太约在360A左右,如果改成变频器,一个小时能节多少电,太概多长时间能收回成本.变频器节能计算方法例如:当从50Hz降至45Hz得公式:P45/P50=45(3次方)/50(3次方)P45=(2)当从50Hz降至45Hz得已知:单台冷却器在工频耗电功率为250KW/h。
(3)∵P45==×250= KW/h(4)单台电机节能:= KW/h;为原耗电量节约为250×100%=%(5)年节能:250kw×24h×30d×12m×%=585360KW;按1KW/h电费元计算年节约共计585360×=263412元。
2. 公式:P45/P50=45(3次方)/50(3次方)P45=我想知道这个叫什么公式,这个公式怎么来的公式:P45/P50=45(3次方)/50(3次方)这个公式是由风机工作特性决定的,由于风机是二次方负载,轴功率与转速的三次方成正比。
风机水泵类负载使用高压变频器节能计算风机水泵工作特性风机水泵特性:H=H0-(H0-1)*Q2H-扬程Q-流量H0-流量为0时的扬程管网阻力:R=KQ2R-管网阻力K-管网阻尼系数Q-流量注:上述变量均采用标么值,以额定值为基准,数值为1表示实际值等于额定值风机水泵轴功率P:P=KpQH/ηbP-轴功率Q-流量;H-压力;ηb-风机水泵效率;Kp-计算常数;流量、压力、功率与转速的关系:Q1/Q2=n1/n2;H1/H2=(n1/n2)2;P1/P2=(n1/n2)3■变阀控制变阀调节就是利用改变管道阀门的开度,来调节泵与风机的流量。
变阀调节时,泵或风机的功率基本不变,泵或风机的性能曲线不变,而管道阻力特性曲线发生变化,泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点。
■变频控制变频调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点,变速调节中没有附加阻力,是比较理想的一种调节方法。
变频器输出频率与电压、功率的关系
变频器的一些输出频率与电压,功率等都有关系,
1.变频器输出频率与输出电压之间对应关系:变频器输出频率与输出电压为正比。
举例:当输出频率由50Hz调整为30Hz时,实测的输出电压为232V。
此时,输出频率为额定频率的60%,输出电压同样为输入电压的60%。
2.变频器输出频率与输入功率之间对应关系:变频器输出频率与输入功率的立方成正比。
举例:当输出频率由50H z调整为30Hz时,输入功率由额定值减少为P输入=设:电动机额定功率=100KW则输入功率==21.6K W。
3.变频器输出频率与输入电流之间对应关系:变频器输出频率与输入电流的立方成正比。
举例:当输出频率由50H z调整为30Hz时,输入电流由额定值减少为P输入=设:电动机额定电流=200A则输入功率==43.2A。
(此文转自一览电机英才网)。
起重变频器制动功率的简便计算
1、引言起重机调速技术已有了较长的发展历史,从直流调速到交流调速,从AC定子调速技术到DC晶闸管调速装置,再发展到今天广泛应用的转子串电阻调速技术。
但这些技术都存在着元件易损、维修不便、设备冲击大、调速范围小等许多缺点。
进入20世纪90年代以来,变频调速技术的日臻成熟,以其调速范围大、结构简单、维修方便、减小噪音、节约电力等优点,开始在起重领域得到广泛应用。
在起重变频调速系统运行中,当停车或下降时,重物产生的位势负载使电机处于发电状态,能量向电源侧回馈,由于大多数变频器没有电能回馈装置,此时必须通过制动单元将这部分能量由制动电阻以热能的形式释放掉,所以制动单元和制动电阻在起重变频调速系统中起着非常重要的作用。
本文重点介绍如何正确选型制动单元和制动电阻。
2、变频器能耗制动工作原理在同一个电力拖动系统中,当电机转速高于变频器输出频率所对应的同步转速时,处于发电状态的电动机及负载的惯性能量将反馈到变频器中(这种情况一般发生在电机被拖着走的时候,如起重机重物下降)。
但通用变频器大多没有设计使再生能量反馈到三相电源的功能,因此所有变频器从电机吸收的能量都会保存在电解电容中,最终导致变频器中的直流母线电压因电容充电升高。
如处理不当,变频器就会报警停机。
(见图1)对于通用变频器通常采用的方法是为变频器配备制动单元和制动电阻,制动单元通过电平检测确定直流母线电压Ud是否超过规定的限值时(如660V或710V),如过压就可以通过短时间接通电阻,使电能以热能方式消耗掉。
所以准确地计算制动功率、制动电阻阻值和功率容量等参数,对于变频器的正常工作是至关重要的。
3、起重变频器制动功率的简便计算对于制动功率的计算通常是采用计算制动转矩的方法,但针对于起重变频器的制动功率的计算此方法不太适用且计算太复杂。
国内外的变频器厂家也没有针对起重变频器制动功率给出方便的计算方法,如果仅依据其选型手册按一般停车工况进行选型,通常不能正常使用。
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3、电磁调速系统电磁调速系统由鼠笼异步电机、转差离合器、测速电机和控制装置组成,通过改变转差离合器的激磁电流来实现调速。
转差离合器的本身的损耗是由主动部分的风阻、磨擦损耗及从动部分的机械磨擦损所产生的。
如果考虑这些损耗与转差离合器的激磁功率相平衡,且忽略不计的话,转差离合器的输入、输出功率可由下式计算:电动机轴输出功率式中:T2—转差离合器的输出转矩n2 –-转差离合器的输出轴转速电动机的输出功率,即为转差离合器的输入功率。
对于恒转矩负载,T= T1 = T2=常数,所以,转差离合器的效率:电磁调速电机为鼠笼式电机,由于输入功率和转矩均保持不变,鼠笼式电机的功率保持不变。
损耗以有功的形式表达出来,损耗功率通过转差离合器涡流发热并由电枢上的风叶散发出去。
由损耗功率公式(10)可以清楚看到,电磁调速电机的转速越低,浪费能源越大,然而生产机械的转速通常不在最大转速下运行,变频调速是一种改变旋转磁场同步速度的方法,是不耗能的高效调速方式,因此改用变频调速的方式会有非常好的节能效果,节省的能量直接可用(10)式计算。
4、液力偶合器调速系统液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化,来传递电动机能量,电动机通过液力偶合器的输入轴拖动其主动工作轮,对工作油进行加速,被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮,把能量传递到输出轴和负载。
液力偶合器有调速型和限矩型之分,前者用于电气传动的调速,后者用于电机的起动,系统中的液力偶合器在电机起动时起缓冲作用。
由于液力偶合器的结构与电磁转差离合器类似,仿照电磁调速器效率的计算方法,可得:同样,用(12)式可计算将液力耦合器调速改造为变频调速后的节能量。
5、绕线式电机串电阻调速系统绕线式电机最常用改变转子电路的串接电阻的方法调速,随着转子串接电阻的增大,不但可以方便地改变电机的正向转速,在位能负载时,还可使电机反向旋转和改变电机的反向转速,因此这种调速方式在起重﹑冶金行业应用较多。
对于绕线式电机,无论在起动、制动还是调速中,采用转子串电阻方式均会带来电能损耗。
这种损耗随着转速的降低,转差率S的增大而增大,另外,随着串接电阻的增大,机械特性变软,难以达到调速的静态指标。
绕线式电机输入的电磁功率为:当我们进行变频节能改造时,投入和收益是必须认真考虑的,收益就涉及到节能量的计算,变频器未投运之前,计算节能量是比较困难的,往往希望有一种简单实用的计算方法来进行节能的预测,有了以上的计算式计算节能量,投入和收益也就一目了然了。
例1:有一电机4极Pe=55KW,驱动风机,风机的实际风量Q与额定风量之比Q/QN 为0.8,现采用变频器调速,求节电率。
由(2)式节电率为36%。
三﹑变频调速节能与系统功率因数的关系前已假定电动机系统在使用变频器调速前后的功率因数基本相同,这样在计算节能时可不考虑系统功率因数的影响。
实际上,在变频器投入前后,其功率因数可能是不同的,因此,计算的节能量是否考虑变频器调速前后的功率因数的变化呢?用电度表进行计量检测实际的节能量时,电度表测量的就是电动机系统消耗的有功功率。
若原电动机系统的功率因数较低,在使用变频器后以50Hz频率恒速运行,这时功率因数有所提高。
功率因数提高后,电动机的运行状态并没有改变,电动机消耗的有功功率和无功功率也没有改变。
变频器中的滤波电容与电动机进行无功能量交换,因此变频器实际输入电流减小,从而减小了电网与变频器之间的线损和供电变压器的铜耗,同时减小了无功电流上串电网。
因此计算节能时,应考虑提高功率因数后的节能。
提高功率因数后,配电系统电流的下降率为:配电系统的电流下降率和配电系统的损耗下降率都是对单台电动机补偿前后电流和损耗而言,不是指配电系统电流和损耗的实际变化。
下面举一个典型的事例。
从配电房的电度表实测的结果还是节能,且节能在15%以上。
从本例看,如果单纯提高功率因数,无须使用变频器,只需用电力电容进行就地补偿,但倘若还要满足工艺调速的需要,使用变频器调速节能是最佳的节能方法,这时的节能量应是线路上的能耗与变频调速节能之和。
如果原电动机系统的功率因数较高,变频器投入后功率因数变化不大,可不考虑功率因数变化后线损的影响,就用本文中的(1)~(14)进行计算节能。
四﹑变频调速节能计算时需考虑变频器的效率GB12668定义变频器为转换电能并能改变频率的电能转换装置。
能量转换过程中必然伴随着损耗。
在变频器内部,逆变器功率器件的开关损耗最大,其余是电子元器件的热损耗和风机损耗,变频器的效率一般为95%-96%,因此在计算变频调速节能时要将变频器的4%-5%的损耗考虑在内。
如考虑了变频器的损耗本文例1中计算的节能率,就不是36%,而应该为31%-32%,这样的计算结果与实际节能率更为接近。
五﹑结束语一般情况下,变频器用于50Hz调速控制。
不管是平方转矩特性负载,还是恒转矩特性负载,调速才能节能,不调速在工频下运行是没有节能效果的。
有时系统功率因数很低,使用变频器后也有节能效果,这不是变频调速节能,而是补偿功率因数带来的节能。
本文所述的对变频调速节能计算方法有极好的实用性。
文章链接:工控网(百站) /Tech_news/Detail/4876.html一﹑概述据统计,全世界的用电量中约有60%是通过电动机来消耗的。
由于考虑起动、过载、安全系统等原因,高效的电动机经常在低效状态下运行,采用变频器对交流异步电动机进行调速控制,可使电动机重新回到高效的运行状态,这样可节省大量的电能。
生产机械中电动机的负载种类千差万别,为便于分析研究,将负载分为平方转矩﹑恒转矩和恒功率等几类机械特性,本文仅对平方转矩﹑恒转矩负载的节能进行估算。
所谓估算,即在变频器投运前,对使用了变频器后的节能效果进行的计算预测。
变频器一旦投运后,用电工仪表测量系统的节能量更为准确。
现假定,电动机系统在使用变频器调速前后的功率因数基本相同,且变频器的效率为95%。
在设计过程中过多考虑建设前,后长期工艺要求的差异,使裕量过大。
如火电设计规程SDJ-79规定,燃煤锅炉的鼓风机,引风机的风量裕度分别为5%和5~10%,风压裕度为10%和10%~15%,设计过程中很难计算管网的阻力,并考虑长期运行过程中可能发生的各种问题,通常总把系统的最大风量和风压裕量作为选型的依据,但风机的系列是有限的,往往选不到合适的风机型号就往上靠,大20%~30%的比较常见。
生产中实际操作时,对于离心风机﹑泵类负载常用阀门、挡板进行节流调节,则增加了管路系统的阻尼,造成电能的浪费;对于恒转矩负载常用电磁调速器﹑液力耦合器进行调节,这两种调速方式效率较低,而且,转速越低,效率也越低。
由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变,也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变,因此要想精确地计算系统的节能是困难的,在一定程度上影响了变频调速节能的实施。
本文介绍用以下的公式来进行节能的估算。
二、节能的估算1﹑风机﹑泵类平方转矩负载的变频调速节能风机﹑泵类通用设备的用电占电动机用电的50%左右,那就意味着占全国用电量的30%。
采用电动机变频调速来调节流量,比用挡板﹑阀门之类来调节,可节电20%~50%,如果平均按30%计算,节省的电量为全国总用电量的9%,这将产生巨大的社会效益和经济效益。
生产中,对风机﹑水泵常用阀门、挡板进行节流调节,增加了管路的阻尼,电机仍旧以额定速度运行,这时能量消耗较大。
如果用变频器对风机﹑泵类设备进行调速控制,不需要再用阀门、挡板进行节流调节,将阀门、挡板开到最大,管路阻尼最小,能耗也大为减少。
节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式,即:对风机、泵类,采用挡板调节流量对应电机输入功率PL与流量Q的关系的三次方成正比,即,再与采用挡板调节流量对应电机输入功率PL相减后再除以节省的功率与系统调速前后的速差成正比,速差越大,节能越显著。
恒转矩负载变频调速一般都用于满足工艺需要的调速,不用变频调速就得采用其他调速,如调压调速﹑电磁调速﹑绕线式电机转子串电阻调速等。
由于这些调速是耗能的低效调速方式,使用高效调速方式的变频调速后,可节省因调速消耗的转差功率,节能率也是很可观的。
3、电磁调速系统电磁调速系统由鼠笼异步电机、转差离合器、测速电机和控制装置组成,通过改变转差离合器的激磁电流来实现调速。
转差离合器的本身的损耗是由主动部分的风阻、磨擦损耗及从动部分的机械磨擦损所产生的。
如果考虑这些损耗与转差离合器的激磁功率相平衡,且忽略不计的话,转差离合器的输入、输出功率可由下式计算:电动机轴输出功率式中:T2—转差离合器的输出转矩n2–-转差离合器的输出轴转速电动机的输出功率,即为转差离合器的输入功率。
对于恒转矩负载,T=T 1=T2=常数,所以,转差离合器的效率:电磁调速电机为鼠笼式电机,由于输入功率和转矩均保持不变,鼠笼式电机的功率保持不变。
损耗以有功的形式表达出来,损耗功率通过转差离合器涡流发热并由电枢上的风叶散发出去。
由损耗功率公式(10)可以清楚看到,电磁调速电机的转速越低,浪费能源越大,然而生产机械的转速通常不在最大转速下运行,变频调速是一种改变旋转磁场同步速度的方法,是不耗能的高效调速方式,因此改用变频调速的方式会有非常好的节能效果,节省的能量直接可用(10)式计算。
液力偶合器调速系统液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化,来传递电动机能量,电动机通过液力偶合器的输入轴拖动其主动工作轮,对工作油进行加速,被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮,把能量传递到输出轴和负载。
液力偶合器有调速型和限矩型之分,前者用于电气传动的调速,后者用于电机的起动,系统中的液力偶合器在电机起动时起缓冲作用。
由于液力偶合器的结构与电磁转差离合器类似,仿照电磁调速器效率的计算方法,可得:同样,用(12)式可计算将液力耦合器调速改造为变频调速后的节能量。
5绕线式电机串电阻调速系统绕线式电机最常用改变转子电路的串接电阻的方法调速,随着转子串接电阻的增大,不但可以方便地改变电机的正向转速,在位能负载时,还可使电机反向旋转和改变电机的反向转速,因此这种调速方式在起重﹑冶金行业应用较多。
对于绕线式电机,无论在起动、制动还是调速中,采用转子串电阻方式均会带来电能损耗。
这种损耗随着转速的降低,转差率S的增大而增大,另外,随着串接电阻的增大,机械特性变软,难以达到调速的静态指标。
绕线式电机输入的电磁功率为:当我们进行变频节能改造时,投入和收益是必须认真考虑的,收益就涉及到节能量的计算,变频器未投运之前,计算节能量是比较困难的,往往希望有一种简单实用的计算方法来进行节能的预测,有了以上的计算式计算节能量,投入和收益也就一目了然了。