电机效率变化对变频改造节能效果的影响分析
变频器对电机影响及解决办法
变频器对电机影响及解决办法.txt小时候觉得父亲不简单,后来觉得自己不简单,再后来觉得自己孩子不简单。
越是想知道自己是不是忘记的时候,反而记得越清楚。
变频器对电机的影响及解决方法作者:发布时间:2008-12-14 16:30:30 阅读次数:2970一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的,不可能完全适应变频调速的要求。
以下为变频器对电机的影响1、电动机的效率和温升的问题不论那种形式的变频器,在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行。
拒资料介绍,以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为:2u+1(u为调制比)。
高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加,最为显著的是转子铜(铝)耗。
因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子损耗。
除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。
这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升一般要增加10%--20%。
2、电动机绝缘强度问题目前中小型变频器,不少是采用PWM的控制方式。
他的载波频率约为几千到十几千赫,这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。
另外,由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上,会对电动机对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。
3、谐波电磁噪声与震动普通异步电动机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。
变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力。
当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时,将产生共振现象,从而加大噪声。
电机效率变化对变频改造节能效果的影响分析
电机效率变化对变频改造节能效果的影响分析丁旭元1程林2刘耀年3(1.3.东北电力大学吉林省吉林市132021;2.清华大学北京市海淀区100084)摘要:对需要变速运行的风机实施变频调速节能改造是电机系统节能的重点,而准确的节能效果评估是节能工程投资决策的重要环节。
目前的风机变频改造节能效果评估方法没有考虑变频前后电动机效率变化的影响,论文对变频后电动机的效率进行了理论推导,指出在变频后电动机效率变化明显,应该计及该效率变化对节能效果的影响。
通过对某水泥厂实际风机的变频改造节能效果评估,说明电动机效率变化对节能效果影响较大,在变频改造工程的节能效果评估中有必要计及电动机效率变化对节能效果的影响。
关键字:风机变频改造节能效果评估电机效率Effect of Motor Efficiency on Energy saving Estimation ofFrequency Conversion retrofitsXu-yuan Ding1, Lin-Cheng2, Yao-nian Liu31、3.:Dept. of Electrical Engineering, Northeast Dianli University, Jilin, China;2:Dept. of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing, China Abstract: Transformation of fan with frequency control is the key point of energy conservation project in motor system, and energy saving estimation is one of the most important parts of the transformation. The present estimation method did not consider the effect of motor efficiency varying with frequency control, but the derivation in the paper indicated the variation of motor efficiency is obvious. Therefore, the effect should be considered. The case study showed the effect taken on the results of the estimation demonstrating it is necessary to consider the motor efficiency in energy saving estimation.Keywords: fan; frequency control; energy saving estimation; motor efficiency引言:我国风机与泵的耗电量已占到全国总消费电能的40%以上[1]。
电机采用变频调速技术的节能效果分析
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焦炉煤气鼓风机采用变频调速技术
的节能效果分析
Energy Saving Analysis on Coal—gas Blower of Coke—oven with Variable Frequency
Speed Control Technology
金立明杨生桥王莉武汉钢铁集轩团能源动力公司(武汉430083
Q后=1.732×U×I×c0∞×24×330
=1.732x6X22x0.95×24x330≈172万度
・变频改造后年实际节电量:
△Q(实际节电量=Q前一Q后
=364万度一172万度=192万度
3.3变频调速可行的技术方案
33.1采用一台变频器驱动两台焦炉煤气鼓风机的一拖二控制方案。
33.2两台焦炉煤气鼓风机分别带有工频旁路,提高风机运行的安全性。
(地(kv(A“-Pa温度温度
41492022l31科2023 414.9202I.3314862426
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频率电压电流压力大瓦小瓦(№(kv(A(kin
流量
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43.4543334
电厂锅炉一、二次风机电机变频改造节能分析
电厂锅炉一、二次风机电机变频改造节能分析【摘要】云南某火电厂(2×300MW)按带基本负荷运行方式设计,锅炉一、二次风机采用离心式风机,适应负荷调节能力较差。
当机组负荷变化时,离心风机采用挡板阀门调节方式,属于节流调节,是一种投资少、调节反应快的调节方式,但锅炉负荷较低时,风机运行效率低、节流能耗损失大、运行经济性差。
对该电厂锅炉一、二次风机电机进行变频节能改造,降低消耗在挡板阀门节流过程中的电能,大幅提高电厂经济效益。
【关键词】锅炉;风机电机;变频改造;节能分析1.风机电机变频改造的必要性该电厂一、二次风机设计选型余量偏大,因此在汽轮发电机组300MW负荷运行时,一次、二次风机挡板开度在70%多,节流损失较大。
机组运行在低负荷运时采用挡板阀门调节风量跟负荷相匹配时,大量的能量损耗在挡板阀门的节流上,能耗损失大。
风机电动机在直接起动时启动电流大,一般达到电机额定电流的6-8倍,对电网冲击较大,也会引起电机发热,强大的冲击转矩对电机和风机的机械寿命存在很多不利的影响。
而进行了风机电机变频改造后可以消除上述的不利影响,节约能耗。
由流体动力学公式,风量与转速一次方成正比,风压与转速二次方成正比,风机的功率与风量和风压乘积即转速的三次方成正比。
所以,当风量由100%降至70%时,转速降至70%,电机的功耗降到34.3%,也就是节约电能65.7%,扣除阀门调节时的功耗和转速下降引起电机效率下降的因素,随着流量变化,采用变频调速,节能效果也是很显著的;同时,扬程(压头)的下降,使其运行时噪音大大降低。
变频调速能节约原来消耗在挡板阀门节流过程中的大量能量,大幅提高了经济效益。
由于风机大都为平方降转矩负载,在阀门开度不变的条件下,轴功率与转速大致成立方关系,所以当风机转速下降时,消耗的功率大大下降。
这样就可以解决风机选型过大,及设备运行在低负荷下不经济的问题。
其次采用变频调速后,可实现软启动,对电网的冲击和机械负载的冲击都减小了。
高压变频技术在风机节能中的应用
高压变频技术在风机节能中的应用摘要:高压变频技术在风机节能改造中的有效应用,能够大幅度提升风机设备的节电率,这对于缓解我国资源供应与资源需求之间的矛盾有着非常重要的作用。
基于此,下文将对高压变频技术在风机节能中的应用展开一系列的分析,希望能够有效促进我国社会经济的可持续发展。
关键词:高压变频技术;风机节能;应用1 高压变频节能的特点分析利用高压变频技术对风机转速进行控制的原理为实现电机输入频率的改变,而在改变的过程中并不会额外地消耗电机功率,能够促进电机综合效率的提高。
电机变频节能的主要特点包括以下几个方面:第一,电机综合效率比较高,且发热量与能耗都比较低;第二,具有无极调速的特点,具有较为广泛与精准的调速功能;第三,启动时所需的电流比较小,节能效果突出,同时也不会对所在的电网造成冲击;第四,不存在转差率损耗;第五,能够促进电机功能因数的提高,不需要在另外加装无功补偿装置;第六,具有较高的自动化水平,具有自动限流、限压、减速等功能,同时能够对故障、运行及报警情况进行记录,对系统的安全运行奠定了基础;第七,依据电量成本对电机转速进行智能化的调节。
随着电力建设的不断发展,电力供需矛盾不断激化,只有对风机的流量进行调节才能够更好地满足生产的需要,通过这种方式提高企业效益,降低企业能耗。
2 风机运行中应用节能技术的实际意义改革开放以来,我国在电力行业上越来越多的使用高压电机,它的使用总量达到电厂电机驱动设备的百分之八十左右,它们都是耗电巨大的设备,而发电企业的机组负荷又长期不是运行在最高峰,常在中高负荷下运行,这样就使得电能被大量浪费,如果不对它们进行相应的改造,那么这个极大的浪费就会一直存在。
调整电动机速度的方式是很多的,目前使用得最多的就是变频器调节电动机的速度,在技术上已经非常成熟了,大部分是用于低压电动机上。
近年来,电力电子技术的飞速发展让高压变频器技术也越来越成熟,被越来越多的应用到火电厂的节能改造上。
变频技术对大功率电动机性能影响分析
变频技术对大功率电动机性能影响分析【摘要】本文结合变频调速的技术特点,通过对大功率电动机在变频控制下运行性能的改变进行阐述和分析,论证了变频技术在提升大功率电动机启动性能、降低损耗的同时,也对电动机绝缘及冷却性能降低、产生整体共振、增加系统轴电流等方面产生负面影响。
【关键词】变频技术电动机性能影响分析0 引言变频调速技术对于风机、泵类负载等工业电动机的节能改造具有重要的意义。
随着变频技术的日趋成熟,通过变频控制电动机转速调节风量或流量,使得每年风机、泵类电动机的节电率可达到30%~60%。
与此同时,变频调速技术的运用使得400kW 以上的大功率电动机的运行性能产生了改变。
本文基于变频技术的特点,就其对于大功率电动机的启动特性、功率损耗、绝缘性能、整体冷却、电动机共振、轴电流等多方面性能的影响进行分析。
1 变频技术对大功率电动机启动特性的影响当电动机以工频50 Hz直接启动时对电网和机械冲击很大,其最大启动电流约为电动机额定电流的7~8倍,这将大大增加电动机绕组的电应力,使电动机定转子受到电动力的冲击,启动能耗高,导致电动机发热严重,从而降低电动机的寿命。
因此根据GB50170-2006《电气装置安装工程旋转电动机施工及验收规范》规定电动机在冷态时间隔不小于5 min可启动2次,热态时可启动1次[1]。
电动机启动能耗可根据式1计算得出:M LMT TTRR−W = 0.5J (1+ )22 1S ω(1)式中:W s 为电动机起动能耗,kJ;J 为转子转动惯量;ω为同频角速度2πf,rad/s;R1 为折算到转子侧的定子电阻,Ω;R2 为转子电阻,Ω;T M 为电动机转矩,N·m;T L 为负载转矩,N·m。
在电动机变频启动时,根据式1所示,电动机转子转动惯量J、折算到转子侧的定子电阻R1、转469子电阻R2、负载转矩T L等参数都与工频启动相同。
而变频装置是以恒磁通进行控制的,当转速变化时,转矩T M大致不变,能够实现恒转矩加速和减速。
电机变频节能改造的效果及案例研究
电机变频节能改造的效果及案例研究摘要:当前,电机是我国主要的工业耗电设备。
实施电机变频节能改造,对提升电能使用效率、降低企业能耗成本、实现节能减排具有明显的效果。
同时,电机变频的软启动功能有助提高用电设备的功率因素,减轻对电网的冲击,是对供电企业、客户及社会多方共赢的有效措施,值得在全社会推广应用,并成为供电企业主动承担社会责任、服务客户节能增值的重要举措之一。
关键词:电机变频节能改造引言当前,电机是我国主要的工业耗电设备,据清华大学电机权威人士统计,我国电机的总装机容量已达4亿千瓦,年耗电量达6000亿千瓦时,约占工业耗电量的80%。
另外据统计,对于塑胶行业的电费成本,约占整个生产成本的20%~50%。
在发达国家,变频器在电机投用的普及率已达到 80%,而我国变频器的运用还在起步阶段,普及率不到10%。
从以上可以看出,变频调速系统有利于我国的电能消耗的节约,同时在我国有着非常巨大的市场需求。
电机变频节能已成为各级政府节能降耗政策的覆盖对象,也是供电企业节能服务的重点关注领域之一。
1.电机变频节能技术适用领域从应用领域来说,国内变频调速技术在经过几年的应用推广下已得到了较快的发展,变频调速技术的领域已初步涉及到电子、机械、石化、冶炼、纺织、汽车等多种行业,应用范围已覆盖注塑机、空压机、空调、恒压供水、纺织机等各种交流电机设备。
从发展区域来说,变频调速技术的应用在我国沿海省份和南方城市发展较快,目前已有向内地快速渗透的趋势。
2.电机变频调速节能效果及特点变频控制传动调速对于负载性质和负载率的不同,节电率也是不同,低压变频控制设备,一般负载率在0.5左右时,节电率在20~47%左右。
比如定量泵注塑机、排污填水池电机、给氧风机等等,空调水泵基本上平均节电率都在25~60%左右。
低压设备变频调速改造投资少、见效快,投资回报期基本上在一年左右。
高压变频设备干扰性很小,控制技术较高,输出电压波形近似正弦波形,但设备体积较大,安装调试都比较复杂。
空调系统水泵变频改造节能效益分析
乎 没有影 响H 不会 对 冷水机组 、 泵产 生 不利影 响 ; 1 , 水
已在该地 区掀起 一股热 潮 , 据笔者调查 , 仅深圳市此类
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空 调 水 系 统 流 量 不 变 ,即 按 定 流 量 设 计 。而 空 调 系 统
在绝大部 分时间 内以部 分负荷状 态运行 , 据有关 资料
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电动给水泵液力耦合器调速改变频调速节能解析
发电运维Power Operation电动给水泵液力耦合器调速改变频调速节能解析山西漳泽电力股份有限公司 赵红斌摘要:空冷机组配套给水泵为3台35%的电动给水泵,由液力耦合器调速。
该系统设计存在诸多问题,本文针对给水泵现有状况进行了分析和设备改造效果说明。
关键词:直接空冷机组;电动给水泵;液力耦合器;变频器;容量配置某电厂2×660MW超临界直接空冷机组设计每台机组配备3台35%容量的电动给水泵,由液力耦合器调速。
该系统设计不仅检修无备用水泵且厂用电率高,综合厂用电率为8.91%,给水泵耗电率3.74%,占总厂用电消耗的42%。
1 研究或革新内容及创新点电动给水泵流量需要在不同负荷变化的情况下频繁调整,首先要求变频器与增速齿轮箱调节特性匹配,使变频器、电机、负载在最佳状态下运行,确保在满足系统需求的前提下,大幅度提高系统效率,最大限度的降低能耗;同时要求大容量高压变频器性能稳定,采用带有中心点漂移技术的功率单元模块,当某一模块故障时,电动给水泵只降低输出功率,不会造成电动给水泵停运,保证机组安全运行。
水泵/电机/变频器三者的效率最佳区间,让变频器始终在这最佳的效率区间运行从而使变频器发挥最大的效率点,并使得技改达到最佳的节电效果。
无论这三者在哪个频率做工,软件始终会命令在频率的最佳区间内工作。
图1中三条曲线的阴影部分为最佳工况。
创新点分析:现给水泵组为主泵+齿轮箱+电机以及变频器,其中变频调速和液力耦合器调速的系统差异技术差异如下。
变频调速是利用变频装置作为变频电源,通过改变异步电动机定子的供电电源频率,使同步转速变化,从而改变异步电动机转速、实现调速的目的。
其速度控制范围宽可在1~100%之间进行调节,调节精度可达到±0.5%(100%速度时),整机效率97%,功率因数0.95以上,具有工业网络及通讯接口,便于实现闭环自动控制,且保护功能完善。
使用寿命长,故障率低,维护量小。
永磁变频螺杆空压机节能效果随电机功率增加而显著下降!
永磁变频螺杆空压机节能效果随电机功率增加而显著下降!2020.2.12压缩空气是非常优质的动力源,在石油化工、冶金、矿山、电力、纺织、轻工、医药、电子、建筑、机械制造、交通运输及国防军工等各行业和经济部门中得到了广泛应用,未来市场长期仍将呈现增长态势。
近年进入了螺杆机飞速发展的时代,质量日趋稳定,能效水平逐步提高,近10 年能效水平提高了近10%。
由于产品设计和加工工艺更加成熟,单台螺杆机流量上限已达到近100m3/min ,已跨入离心机的市场领域。
而由于量产水平的提高,在5.5kW 以上的小机系列价格下降幅度很大,虽比活塞机价格仍然较高,但差距已经很小,已在很多消费者能够接受的范围,也因此开始逐步替代这一范围的活塞机产品。
在未来相当长的一段时间螺杆机仍将作为主要的空气压缩机产品,并逐步扩大在市场上的领先优势。
国产品牌技术水平已经达到国际先进水平,能效值接近甚至优于国外品牌,价格大幅下降近年来,产品不断创新,出现永磁一体变频、两级压缩、喷水螺杆、无油润滑等新技术、新产品。
尤其是永磁变频螺杆空压机在市场上获得了巨大成功,主要原因是其具有明显的节能优势,这从JB/T13345-2017 《一体式永磁变频螺杆空气压缩机》对比其它几个相关标准得到印证。
1、标准主要差异内容解析1.1 与相关产品的差异一体式永磁变频螺杆空气压缩机(以下简称“永磁空压机” )是一般用喷油螺杆空气压缩机(以下简称“螺杆空压机”)和一般用变频喷油螺杆空气压缩机(以下简称“变频空压机”)的特殊形式,其工作原理、主要结构及产品功能等与螺杆空压机和变频螺杆空压机基本一致,只是驱动电动机采用永磁同步电动机。
由于永磁同步电动机与感应电动机相比,不需要无功励磁电流,可以显著提高功率因数(可达到1),减少了定子电流和定子电阻损耗,而且在稳定运行时没有转子铜耗,进而可以减小风扇(小容量电机甚至可以去掉风扇)和相应的风摩损耗,效率比同规格感应电动机可提高2~8%。
330MW机组风机高压变频改造方案及节能潜力分析
第36卷,总第210期2018年7月,第4期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Vol.36,Sum.No.210Jul.2018,No.4330MW 机组风机高压变频改造方案及节能潜力分析汪 林1,任博文2(1.神华国华宁东发电有限责任公司,宁夏 灵武 750403;2.包头东华热电有限公司,内蒙古 包头 014040)摘 要:为降低厂用电率、提高机组的节能效益,本文针对神华宁夏国华宁东发电有限公司330MW 机组锅炉风系统的一次风机和二次风机运行状况及存在问题进行了分析,提出了相应的变频改造方案,并对设备能耗与变频改造方案的节能潜力进行了分析。
通过对两个机组的年预计节约电量计算,表明该改造方案具有较大节能潜力,对同类机组的改造有一定借鉴意义。
关键词:风机;变频;改造方案;液力耦合器;节能潜力中图分类号:TK223.26 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2018)04-0380-05High -voltage Frequency Conversion Reconstruction Plan for 330MW UnitFan and Analysis of Energy Saving PotentialWANG Lin 1,REN Bo -wen 2(1.Shenhua Guohua Ningdong Power Generation Co.,Ltd.,Ningxia 750403,China;2.Baotou Donghua Thermal Power Co.,Ltd.,Baotou 014040,China)Abstract :In order to reduce the power consumption rate of the plant and improve the energy efficiency ofthe unit,this paper analyzes the operation status and existing problems of the primary and secondary fans of the 330MW unit boiler air system of shenhua ningxia guohua ningdong power generation Co.,Ltd.The frequency conversion transformation plan is analyzed,and the energy saving potential of equipment energy consumption and frequency conversion transformation scheme is analyzed.Through the calculation of the estimated annual energy savings of the two units,it shows that the transformation plan has greater energy saving potential and has certain reference significance for the transformation of similar units.Key words :fan;frequency conversion;transformation plan;hydraulic coupler;energy saving potential收稿日期 2018-04-10 修订稿日期 2018-04-26作者简介:汪林(1973~),男,专科,助理工程师,主要从事发电生产技术管理工作。
电机加装变频器能省电吗?
电机加装变频器能省电吗?微信用户求助:电机加装变频器能省电吗?电机加装变频器是否能够省电,关键是看你的电机所驱动的机械设备的方式;一般情况下设计电动机驱动机械负载时,其要求的电机功率都是大于机械转矩功率的;对于不要求调速的电机与负载,安装变频器不能够有明显节电;对于调速范围比较大的电机与负载,安装变频器的确可以节电。
这样采用变频器技术来驱动电机,在一定范围内进行调速运行,的确有节电效果,不过它需要对变频器进行设置,或者采用单片机、plc 等进行预置;例如,现在采用变频技术控制的空气压缩机,它在触摸屏上进行设置,功率为15KW的电机,满载时,它的额定电流为电机的30A左右,当储存罐气压达到一定压力后,由于压力传感器反馈的信号给PLC,此时信号在芯片中进行优化,再由PLC发出信号给变频器的信号输入,此时变频器将自动改变频率,使电机降频运行,工作电流会一直在额定功率的80%、50%、30%之间运行,这样会大大的降低电机的运行电流,而达到节电的效果。
如果两台电机同样驱动机械负载一样,且都是工作在50Hz的工频状态下,采用变频器的电机只是减少了启动时的过大的启动电流(变频器可以所使电机软启动),而没有变频器的电机负载则多一个启动5~7倍的启动电流。
在这种情况下变频调速器之所以能够节电,是因为其能对电动机进行软启动(或者V/F运行方式,实际上变频调主要目的是通过它的得天独厚的条件来改变电机启动、运行方式,一定意义上,它的确是比没有安装变频器的电机负载节电;它只不过比其它调速设备效率和功率因数略高许多。
再者,利用变频调速器能否实现节电,是由其负载的调速特性决定的。
假如是离心风机、离心水泵这类负载,转矩与转速的平方成正比,功率与转速的立方成正比。
只要原来采用阀门控制流量,且不是满负荷工作,改为调速运行,均能实现节电。
当利用变频器使电机转速下降为原来的80%时,功率只有原来的51.2%。
由此可见,变频调速器在这类负载中的应用则节电效果很明显。
凝结水泵进行变频改造的运行分析
凝结水泵进行变频改造的运行分析关键词:凝结水泵;变频改造;节能降耗;运行分析引言乌拉山发电厂装机容量为2×300MW,每台机组配备两台100%容量的工频凝结水泵互为备用,目前已经先后对#4、5机组的凝结水泵进行了变频改造,改造后变频凝结水泵运行,工频凝结水泵备用,每月定期凝结水泵变频切换,用以干燥电机绕组和保证其处于良好备用状态。
凝结水泵变频投运后,既实现了凝结水泵水量的自动调整又降低了厂用电率,实现了节能降耗的目标。
1变频技术节能应用分析1.1节能原理根据水泵的特性分析如下水泵是一种平方转矩负载,其转速n与水量Q、压力p、转矩T及水泵的轴功率P的关系如下式所示:Q∝n p∝T∝n2P∝Tn∝n3转速:n 水量:Q 压力:p 转矩: T轴功率:P上式表明,水泵的水量与其转速成正比,水泵的压力与其转速的平方成正比,水泵的轴功率与其转速的立方成正比。
当电动机驱动水泵时,电动机的轴功率P(kW)可按下式计算。
P=Qp·10-3/ηcηb式中Q-水量,m3/sp-压力,Paηb-水泵的效率ηc-传动装置效率,直接传动时为1。
由上式我们可以做出变频调速控制时的特性曲线图。
由此特性曲线可以看出水泵在低速时节电比较显著,转速越高节电越不明显,如果转速到额定值时,不但不节约电能反而浪费能源。
结论:变频器不宜超载超速运行,否则将变为耗电设备,并使变频器难以承受。
1.2 随着我厂凝结水泵变频器的投运,克服了凝结水泵在运行中存在的性能调节差,能耗高,效益较低,维护工作量大等难题。
凝结水主调门开度平均只能达到45%左右,电机恒速转动,约有50%的能量白白消耗在主调门开度上。
同时,因科技含量低、设备运行可靠性不高,这样影响了机组的安全稳定运行。
日常维护量大,影响了机组的安全稳定运行。
通过变频改造,水泵水量与压力的调节,由通过调节主调门开度改为通过变频器调节电机速度来控制水泵的吸水量,主调门开度可以开到100%。
电机节能改造方案
电机节能改造方案节能减排是当前社会发展的重要方向,电机作为广泛应用的动力设备,在工业生产和日常生活中扮演着重要角色。
因此,对电机进行节能改造是提高能源利用效率的关键措施之一。
本文将探讨电机节能改造的方案,以期提供实际可行的解决方案。
一、电机节能的重要性电机在工业生产中的能耗占比较大,因此提高电机的能效是节约能源的重要途径。
根据统计数据显示,电机的能耗占到全球能源消耗的60%以上。
而电机的不断运转和发热会导致能源浪费和环境污染。
因此,对电机进行节能改造具有重要的现实意义。
二、电机节能改造方案1. 优化电机系统设计:通过电机工作条件的合理安排和优化设计,可以提高电机的能效。
例如,在电机选型时选择高效率的电机,避免过大或过小的电机装置。
2. 提高电机的负载率:电机在运行过程中,如果负载率过低,会导致能效降低。
因此,要合理设计电机负载,使电机在额定工作负载下运行,以提高能源利用效率。
3. 使用变频调速技术:传统的电机调速方式多采用阀门控制,效率低下。
而采用变频调速技术可以实现电机的无级调速,提高电机的能效。
通过变频器对电机的供电频率进行调整,使得电机能够根据实际需要灵活调整转速,从而达到节能的效果。
4. 采用高效电机控制系统:传统的电机控制系统效率较低,而采用先进的电机控制系统可以实现电机的智能化控制和能效监测。
通过对电机的状态进行实时监测和调整,可以使电机在最佳工作状态下运行,提高能效。
5. 合理运行维护管理:定期检查电机设备的运行状态,及时清洁电机设备,保持电机设备的良好工作状态。
避免电机设备的过载或过热现象,减少能耗。
三、电机节能改造方案的效益通过电机节能改造方案,可以达到以下效益:1. 提高电机的能效,减少能源消耗,降低能源成本。
2. 减少电机的运行维护成本,延长电机的使用寿命。
3. 减少温室气体的排放,降低环境污染。
4. 提高生产效率,减少资源浪费,增强企业的竞争力。
四、电机节能改造方案的实施步骤1. 电机能效评估:通过对现有电机设备的能效评估,了解电机的能效状况,确定节能改造的重点。
电机采用变频调速技术的节能效果分析
电机采用变频调速技术的节能效果分析引言电机是现代社会不可或缺的重要设备,在工业生产、交通领域以及家庭等各个领域都起着至关重要的作用。
然而,由于其本身不可避免的热损耗与机械能的散失,传统的电机使用方式会带来巨大的能源浪费。
为了降低能源消耗和对环境的损害,提高电机的能效,电机采用变频调速技术已经成为普及的能源节约技术之一。
在本文中,我们将对电机采用变频调速技术的节能效果进行分析,并对比研究其与传统电机使用方式的区别,以期为更广泛的能源节约政策提供有意义的借鉴。
传统电机使用方式的不足在传统的电机使用方式下,电机只有一种转速,使得当机器处于不同负载时制造过剩的能量被转化为热量而浪费掉。
同时,作为普及使用的缘由,传统电机大多适用于工作负荷稳定的场合,故障率较高,难以满足应用的多样化需求。
变频调速技术的优势变频调速技术可以根据负载变化,控制电机转速,从而达到降低能源消耗,提高能效的目的。
因此,该技术不仅适用于负荷不稳定的情况,还可以在大多数工业制造和高效组织中应用,以实现更加有效的能耗控制和降低能源成本的目的。
此外,相对于传统的电机使用方式,变频调速技术具有以下优势:1.控制精度高:变频调速技术可以实现电机转速精确控制,具有更高的控制精度。
2.适用性广:变频调速技术可以在市电不稳定的情况下达到稳定的工作状态,适用于多种负荷工作状态的场合。
3.提高能效:电机采用变频调速技术可以使机械能转化到输出功率的效率达到80%以上,大幅提高能效。
4.维护成本低:采用变频调速技术的电机使用寿命更长,维护成本较低,并可以提高设备的可靠性。
5.噪音低:采用变频调速技术的电机在运行时噪音相对更低,从而减少了噪声污染,有利于保护环境。
6.转矩平稳:采用变频调速技术的电机转矩更平稳,可有效的避免由于瞬时电压不稳定,导致设备损坏的可能性。
变频调速技术的节能效果在实际应用场景下,采用变频调速技术的电机节能效果显著。
对于相同的工作负载,在传统与变频岛方式下进行测试,结果显示变频调速电机的能效比高出20%以上。
变频电机节能曲线
变频电机节能曲线变频电机节能曲线是一种描述变频电机在不同频率下的能耗表现的图形。
通过这种曲线,我们可以了解到变频电机在各个频率下的功率因数、效率以及输入功率等参数,从而评估其节能效果。
一、变频电机节能曲线的绘制变频电机节能曲线的绘制需要收集不同频率下的电机输入功率、输出功率以及效率等数据。
这些数据可以通过实验或仿真获得。
在收集完数据后,可以使用绘图软件将这些数据绘制成曲线。
通常,变频电机节能曲线包括输入功率曲线、输出功率曲线和效率曲线。
二、变频电机节能曲线分析通过变频电机节能曲线,我们可以了解到变频电机的能耗表现。
首先,输入功率曲线展示了电机的输入功率随着频率的变化情况。
我们可以发现,在低频时,输入功率较高,而在高频时,输入功率逐渐降低。
这表明变频电机在低频时的能耗较大,而在高频时的能耗较小。
其次,输出功率曲线展示了电机的输出功率随着频率的变化情况。
与输入功率曲线类似,输出功率曲线也在低频时较高,而在高频时逐渐降低。
这表明变频电机在低频时的输出功率较大,而在高频时的输出功率较小。
最后,效率曲线展示了电机的效率随着频率的变化情况。
我们可以发现,在某个特定频率下,电机的效率达到最高值。
这表明在该频率下,电机的能耗最小,效率最高。
通过分析变频电机节能曲线,我们可以确定最佳的工作频率,以实现更高效的能源利用。
三、变频电机节能曲线的应用变频电机节能曲线可以应用于以下几个方面:1.优化电机控制策略:通过分析变频电机节能曲线,我们可以了解到不同频率下电机的能耗表现,从而优化电机的控制策略,以实现更高效的能源利用。
例如,在低频时,我们可以适当降低电机的转速,以减少输入功率和输出功率;在高频时,我们可以适当提高电机的转速,以增加输出功率和效率。
2.评估节能效果:变频电机节能曲线可以用于评估变频电机的节能效果。
通过比较不同型号、不同控制策略的变频电机的节能曲线,我们可以评估出哪种电机更加节能。
这有助于我们在选择电机时做出更加明智的决策。
改变风机电动机频率达到节能效果
改变风机电动机频率达到节能效果第一篇:改变风机电动机频率达到节能效果在通风或供水系统中,风机和水泵的功率都是根据最大流量来选择的,但实际使用中流量随各种因素而变化(如季节、温度、工艺、产量等等),往往比最大流量小的多。
要减少流量时,通常情况下只能调节挡板或阀门的开度,即通过关小和开大阀门/挡板的开度来调节流量。
阀门控制法的实质是通过改变管网阻力大小来改变流量,而这种控制方式当所需流量减少时,压力反而会增加,故轴功率的降低有限,此时,过剩的风机、水泵功率将导致压力增加造成很大的能量损耗。
众所周知,风机是应用量大、应用面广的通用性机械,与风机配套用的电机耗用电量约占全国总发电量的20%。
因此在鼓风机、引风机等风机类设备上,推广节能技术,取代落后的档风板或阀门载流调节方式,使风机始终处于科学、经济运行状态,提高企业综合经济效益和社会效益,具有十分重要的意义。
传统风机流量的设计均以最大风量需求来设计,其调整方式采用档板、风门、回流、起停电机等方式控制,无法形成闭环回路控制,也较不考虑省电的观念。
电气控制采用直接或Y-△起动,无法具有软起动的功能,机械冲击大,传动系统寿命短,震动及噪音较大,需要的电源容量大,功率因数较低等是其主要的问题点。
从流体力学原理得知,风机风量与转速及电机功率相关。
当风量减少风机转速下降时,其电动机输入功率迅速降低。
例如风量下降到80%时,转速也下降到80%,其轴功率则下降到额定功率的51%;若风量下降到50%时,轴功率将下降到额定功率20%。
采用变频调速,改变风机电动机的输入频率从而改变电动机、风机转速,达到调节空气流量的目的,既满足生产工艺变化的要求,又节省电能,是一举多得的最佳措施。
任何利用交流感应电动机作为电力传动方式的生产机械,电动机的功率是按最大负荷期额定负荷选择的。
而工作时绝大部分不能满载运行,电动机工作于满电压、满速度而负载很小,也会有很多时间空载运行,由电机设计和运行特性可以知道,电动机只有运行在满载时才是效率最高、功率因数COS¢最佳状况,轻载时降低,空载时甚至降到0.3以下,造成许多不必要的电能损耗。
中央空调循环水泵变频改造及节能分析
中央空调循环水泵变频改造及节能分析摘要:本文通过对中央空调水系统定量和变量两种调节形式进行分析,并结合长江三峡通航管理局基地中央空调循环水泵变频实际改造项目,对改造后的运行情况进行了节能分析。
分析表明空K调水泵在实行变频改造后具有良好的节能效果。
关键词:中央空调水系统;变频;节能1 中央空调水系统的构成及工作原理如图1,一般中央空调水系统有四大组成部分:中央空调主机(制冷机组)、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统以及冷却水塔[3]。
图1 中央空调水系统的组成中央空调的核心组件是制冷机组,主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器和制冷压缩机。
在四组部件中加入制冷剂循环运作,利用制冷剂气化吸热、液化放热的物理反应,从而达到制冷或者制热的目的。
中央空调的冷冻水系统由冷冻水泵及连接管道组成,水泵将冷冻水通过管道运送到蒸发器中与制冷剂热交换,再通过盘管风机系统在风口与室内环境再次进行热交换,以此达到维持室内温度恒定的目的。
而冷凝器制冷所产生的热量由常温水带回到冷却塔。
高温水在冷塔中强制降温,变成低温水,在运回冷凝器。
一般来说,中央空调水系统有两种流量调节形式,定流量形式和变流量形式。
定流量形式在传统中央空调的控制系统运用比较常见。
定流量形式就是所有的高能耗设备包括水泵、制冷机等都工作中工频电压下。
不管负荷多大,冷冻水、冷却水都以一定的流量在系统中运作。
这样的运行状况在用户少、负荷轻的情况下,供应的冷气会造成明显的浪费;而当用户增多,负荷加重的情况下,冷冻水量供应不过来,房间制冷效果降低。
并且所有水泵机组常年满负荷运行,会加速其老化速度,进而增加额外的维护费用。
而变流量调节形式可以根据出水和回水温度差控制冷冻水水泵和冷却水水泵的运行频率和水泵容量,进而调节中央空调水系统中水流量的大小。
这种运行方式能根据用户数量和负荷的变化做出相应调整,进而实现空调系统的节能优化。
2 中央空调水泵变频改造方案长江三峡通航管理局中心基地总建筑面积14931.27㎡,采用两台约克风冷螺杆热泵机组供冷(热),总制冷量为1408kW,总制热量为1352kW,无冷却水系统,冷冻水泵型号为KQL125-160-22/2,两用一备,工频运行。
变频调速系统的电机效率优化研究
变频调速系统的电机效率优化研究随着科技的不断进步,电机在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
为了满足不同负载工况下的需求,传统的恒速电机已经无法满足节能和效率的要求。
而变频调速系统的出现,极大地提高了电机的效率和可靠性。
一、变频调速系统的基本原理变频调速系统是一种电气传动系统,通过改变电机的供电频率,以达到调整电机转速的目的。
它主要由变频器、电机和传动装置组成。
其中,变频器是核心部件,它能够将市电频率的电能转换为直流电,再将直流电变为特定频率的交流电供给电机。
通过调节变频器输出的频率和电压,可以实现对电机速度的精确调节。
二、电机效率的意义电机效率是指电机将输入的电能转换成有用功率的能力。
提高电机的效率意味着减少能源的浪费和环境负荷,同时还可以降低电机的运行成本。
因此,在工业领域中,优化电机效率是一项重要的课题。
三、电机效率的影响因素1. 电机设计参数:电机的设计参数包括电机的功率、额定转速、效率等。
不同的设计参数对电机的效率有着不同的影响。
2. 变频调速系统的工作方式:变频调速系统能够根据负载变化实时调整电机的转速,从而改变电机的效率。
3. 电机负载情况:不同的负载情况对电机的效率有着不同的要求。
在设计变频调速系统时,需要考虑负载的变化范围和工作要求。
四、电机效率的优化方法1. 电机设计的优化:通过对电机的设计参数进行优化,可以提高电机的效率。
例如,通过改变电机的线圈材料、磁场结构等,可以减少电机的能耗。
2. 变频调速系统的优化:变频调速系统的优化包括选择合适的变频器、控制算法和传感器等。
合理地选择这些组件可以提高电机的效率和控制精度。
3. 电机的负载管理:通过合理的负载管理,可以降低电机的运行负荷,从而提高电机的效率。
例如,通过优化生产流程,减少负载的起停次数,可以有效降低能耗。
五、电机效率的提高效果经过优化的变频调速系统能够显著提高电机的效率。
研究表明,相比传统的恒速电机,变频调速系统的电机效率提高了10%以上。
变频器与电动机的效率问题
电气时代 2004 年第 1 期 | 7 1
磁滞损耗Ph和涡流损耗PW的计算公式为 Ph=Kh f BmaV (1)
PW= K 2 f1 2 2 dρ 2 B m 2 V (2) 式 中 K h为 材 料 系 数;B m为 主 磁 场 感 应 强 度 的 幅 值; V 为 铁 心 体 积;d为 叠 片 厚 度;ρ 为 硅 钢 片 的 电 阻 率;K 为 比 例 系 数;α 为 材 料 指 数 ,当 B m=0 . 1 ~ 1.0 T 时 ,α =1.6;当 B m=1.0 ~ 1.6 T 时 ,α ≈ 2 。因 此 铁 心 损 耗 可 表示为
PFe= Ph+PW = Kh f B maV+
K2 f 2d 2Bm2V 12ρ
(3)
由铁心损耗表达式可知,采用新型铁心材料可以有效降 低电动机铁心损耗提高效率。
(3)机械损耗 机械损耗主要包括电动机旋转所引起的轴承摩擦 损 耗 和 通 风 损 耗 ,与 转 速 有 关 ,随 着 转 速 的 升 高 ,机 械 损 耗 增 大 。对 变 频 用 电 动 机 可 以 采 用 速 度 折 算 的 方法
中国农业大学信息电气学院电力系 李奇威 翟庆志
变频器与电动机的效率问题
从机电一体化的观点和变频调速系统的总体 性能出发,使得异步电动机和变频器达到最佳匹 配,是电动机和变频器组成的交流调速系统亟需解 决的关键问题。
多,不仅增加了购买电动机本身的费用,而且运行时效率 功率因素降低。反之,如果负载超过电动机容量,则电动机 运行时,其温升要超过允许值,影响寿命甚至损坏电动机。 变频器供电由于谐波的存在和运行状态的不断变化,使得 变频器和电动机的选型成为一个问题。
上 下 臂 而 设 置 的 延 时 时 间 的 影 响 ,谐 波 的 分 布 情 况 更 为复杂。
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电机效率变化对变频改造节能效果的影响分析丁旭元1程林2刘耀年3(1.3.东北电力大学吉林省吉林市132012;2.清华大学北京市海淀区100084)摘要:对需要变速运行的风机实施变频调速节能改造是电机系统节能的重点,而准确的节能效果评估是节能项目投资决策的重要环节。
目前的风机变频改造节能效果评估方法没有考虑变频前后电动机效率变化的影响,论文对变频后电动机的效率进行了理论推导,指出在变频后电动机效率变化明显,应该计及该效率变化对节能效果的影响。
通过对某水泥厂实际风机的变频改造节能效果评估,表明电动机效率变化对节能效果影响较大,在变频改造项目的节能效果评估中有必要计及电动机效率变化对节能效果的影响。
关键字:风机变频改造节能效果评估电机效率Effect of Motor Efficiency on Energy saving Estimation ofFrequency Conversion retrofitsXu-yuan Ding1, Lin-Cheng2, Yao-nian Liu31、3.:Dept. of Electrical Engineering, Northeast Dianli University, Jilin, China;2:Dept. of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing, China Abstract: Transformation of fan with frequency control is the key point of energyconservation project in motor system, and energy saving estimation is one of the mostimportant parts of the transformation. The present estimation method did not considerthe effect of motor efficiency varying with frequency control, but the derivation in thepaper indicated the variation of motor efficiency is obvious. Therefore, the effectshould be considered. The case study showed the effect taken on the results of theestimation demonstrating it is necessary to consider the motor efficiency in energysaving estimation.Keywords: fan; frequency control; energy saving estimation; motor efficiency引言:我国风机与泵的耗电量已占到全国总消费电能的40%以上[1]。
其中风机所占比例较大,且大部分为变负荷运行。
当前风机大多采用风门控制调节流量,风机效率低下,电能浪费严重。
随着合同能源管理机制的推广和变频技术的发展,风机的变频调速改造项目得以大力推动,准确的节能效果评估是项目投资决策的重要环节。
然而目前我国对风机变频改造的节能效果评估大都处于实践阶段,很多评估结果与实施后的实际情况存在差异,还没有形成统一的、精确的评估方法。
当前方法中,文献[2]中的方法为基于比例定律的方法,文献[5]提出了基于风机效率的方法。
这些方法存在的一个共同的问题是只考虑了变频后风机本身效率的提高,而忽略了电动机效率变化对节能效果的影响。
论文通过理论推导分析了变频后电动机的效率的变化情况,指出电动机效率随频率变化明显、应该计及效率变化对节能效果的影响;通过一个实际的评估案例分析了电动机效率变化对节能效果的影响程度,结果表明了电动机效率变化对节能效果的影响较大、在节能评估中有必要计及电动机效率变化的影响。
1.风机的变频调速节能原理风机的工作点为其本身特性曲线n1与管路特性曲线R的交点,如图1中a点。
当风机的额定流量远大于实际需求流量时,为满足生产工艺需求目前大多采用风门控制增加管路阻力来调节流量,此时工作点如图1中c点。
流量减小压力增大,但风机轴功率并未减小。
图1 风机调速原理Fig.1 Principles of Fan with Speed Control根据风机的比例定律:当输送流体的密度不变、仅转速变化时,输出流量、压力和轴功率与转速存在以下关系:(1-1)(1-2)(1-3)改变电动机电源频率可改变电动机转速,风机特性随转速平移,工作点改变,如由图1中由a点移至b点。
转速减小时,流量、压力、轴功率都随之减小,风机效率提高,实现节能。
2.频率变化对电机效率的影响由式(1-1)可知,若风机实际需求流量为Q,则采用变频调速时的控制转速可表示为:(2-1)、分别为风机额定流量、额定转速。
风机的转矩随转速平方成正比变化,则流量Q时风机的转矩倍数可表示为:(2-2)设为转速为n时的控制频率。
频率改变时,电动机等效电路中的各电抗参数不再为恒定值,而随频率变化,若不考虑变频器输出谐波的影响,此时电动机等效电路可用图2表示[7]。
2'/s图2变频时异步电机等效电路Fig.2 Equivalent Circuit of Induction Motor forFrequency Control图中用频率比α表示频率变化,以恒U/f变频控制为例,则有如下关系:(2-3)(2-4)、为电机的额定频率和额定电压。
若要根据等效电路求出转速为n时的电动机效率,先要求出变频后等效电路中的未知参数α和s。
根据电机学原理,转速n与频率、转差率s、极对数p的关系为:(2-5)对于大功率电动机,可忽略定子绕组,此时转差率s可按下式计算:(2-6)其中;额定转差率和电机最大转矩倍数均为电动机已知参数,通过式(2-2)得出。
联立式(2-6)和式错误!未找到引用源。
则可求出α和s。
根据等效电路图可得出:(2-7)(2-8)(2-9)(2-10)其中为电机定子侧阻抗,α为转子侧阻抗,α为励磁阻抗,为电机总阻抗。
电机工频下的阻抗参数、、、、、均为电机基本参数。
将α和s代入式(2-4)、(2-7)至(2-10)可求出电压U1、转子电流I1、励磁电流I0、转子电流I2和电机功率因数。
(2-10)(2-10)(2-10)设电机输入、输出功率分别为、,由等效电路即可得出转速为n、频率为时的电动机效率:(2-11)其中输入功率。
和分别为定、转子铜损。
在不考虑谐波引起转子电阻增大的情况时,可认为与负载变化有关。
为铁损耗,是主磁通交变引起的磁滞损耗和涡流损耗。
此处只考虑定子铁耗,用等效电阻的损耗来表示。
为风磨损耗,包括通风损耗和摩擦损耗,与负载无关而与转速有关。
通风损耗正比于n3,摩擦损耗正比于n[8],一般近似认为,即,为额定运行时的风磨损耗,一般由空载试验得出,作为已知参数。
为杂散损耗,不易计算,一般取估算值。
本文按国家标准取为。
以上五种损耗均未考虑变频器输出谐波的影响,而实际上由于谐波影响,电机各损耗变化将更复杂,尤其是铁损耗的变化。
总的来说,电动机总损耗会因为谐波的影响而增加30%左右,导致效率会下降1%-3%[8]。
图3变频下电动机效率Fig.3 Motor Efficiency under Frequency Control 图3为一台带风机负载的型号为YRKK630-6的1000kW电动机在恒U/f控制时效率随频率的变化曲线。
从图中可以看出,电机的实际效率是随频率的降低而降低的,频率在30Hz时效率下降明显,在低于25Hz时,效率下迅速下降。
因此,在低频时,必须考虑电动机效率对节能效益的影响。
3.考虑电动机实际效率的评估方法为分析电动机效率变化对节能效果的影响,本文在基于比例定律的方法上考虑电机变频后的效率。
该方法的前提条件是当前工况与额定工况满足比例定律的相似工况条件,否则方法不适用;另外,在确定变频后转速时,不能忽略频率范围的限制,一般认为转速差不超过20%时比例定律适用,转速差过大,则比例定律就会有一定误差[1],工程计算一般认为比例定律适用范围为60%-100%额定转速。
具体评估方法如下:假设当前工况流量需求为Q,根据记录数据直接计算得整个系统能耗为:(3-1)其中为电动机能耗,、、分别为现场测量的电机侧电压、电流和系统功率因数,为系统其它效率。
保持流量Q不变,则由式(1-1)和(1-3)得到变频后风机轴功率为:(3-2)、分别为风机额定流量和额定功率。
则变频改造后整个系统能耗为:(3-3)其中、分别为变频后电动机效率、变频器效率,为系统其它效率。
变频改造后节约的能耗为:(3-4)节能率为:(3-5)关于变频器效率,一般由供应商提供的额定值为94%-97%,而实际在频率下降时变频器效率也会下降。
表1为西门子公司生产的罗宾康完美无谐波系列变频器的效率与转速关系。
从表中看出,变频器的效率随转矩和转速的降低而降低。
表 1 不同转速下的变频器效率4.案例分析以某水泥厂窑尾风机变频改造的节能效果评估为例,分析电动机效率变化对节能预算结果的影响。
当前电网运行电压U为9800kV,I为51.1A,功率因数为0.84。
假设改造前系统其它效率=98%,则改造前系统能耗为P1=/=743 kW。
风机相关计算参数:额定全压H N为4000Pa,额定转速n N为980rpm,额定功率P N为1000kW;当前全压H为1997Pa。
由式(1-2)和(1-3)得到变频后风机转速为692rpm,风机轴功率P=353kW。
负载转矩倍数=0.5。
电动机型号为YRKK630-6,相关计算参数:额定功率1000kW,额定频率f N为50Hz,额定相电压kV,额定转差s N为0.01,额定效率为94.7%,额定风磨损耗P fwN为1.19kW,最大转矩倍数=2.2;定子电阻;定子漏抗;转子电阻、转子漏抗、励磁电阻、励磁电抗。
计算得到变频后的频率为34.7Hz,电动机效率87.6%,与额定效率94.7%相差7个百分点。
下面根据式(3-3)分四种情况计算改造后能耗:(1)Case1:不计电动机效率,变频器效率和系统其它效率。
即、、均取100%,风机轴功率即为系统总能耗,则P2=353kW。
(2)Case2:认为变频后电动机和变频器都工作在额定效率。
即取电动机效率为94.7%、变频器效率为97%,其它效率98%。
则改造后能耗为P2=392kW。