变频及软启动节能分析

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1、变频及软启动节能分析摘要：本文介绍了用电设备的能耗现状和构成，通过计算详细阐述了变频和软启动的节能原理。并列举变频器在风机和水泵控制中的节能优势和电机软启动有效抗击电网尖峰电压的过程。关键词：变频器软启动节能一、引言随着工业化脚步的加快，节能降耗的形式越来越严峻，一些能降低工业损耗的电子产品都涌现出来。变频器和软启动器的应用领域是越来越广，使用也是越发频繁。在电机和风机的控制中，变频调速和软启动节能效果非常明显。二、电力能耗分析为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加

2、了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在生产过程中，由于电机的负荷变化范围很大，必须实时调节风机水泵等的流量。目前调节流量的方式多为调节阀调节，这种调节方式仅仅是改变了通道的通流阻抗，而电动机的输出功率并没有多大改变，往往是电机在全速运行，调节阀通过节流来控制生产的需要，实际上是人为增加阻力办法达到调节目的，这种节流调节方法浪费大量电能。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%，转速n也下降到80%时，其轴功率则下降到额定功率51%;若风量下降到50%，轴功率将下降到额定功率13%，其节电潜力非常大。在电机全压启动时，由于电机的启动力

3、矩需要，要从电网吸收7倍的电机额定电流，而大的启动电流即浪费电力，对电网的电压波动损害也很大，增加了线损和变损。过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的冲击力，缩短使用寿命，影响精确度。如使连轴器损坏、皮带撕裂等。造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命从而增加维护工作量。电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用软启动装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延

4、长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。电机启动时启动电流可从0——电机额定电流逐步增加，减少了启动电流对电网的冲击，节约了电费，也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。三、变频节能分析3.1变频器的工作原理交流电动机的同步转速表达式位：n=60f（1-s）/p式（1）式中n———异步电动机的转速;f———异步电动机的频率;s———电动机转差率;p———电动机极对数。由式（1）可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源

5、频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。变频器的作用是通过改变电源的频率来改变电机的转速，也就是通常所说的变频调速。变频器分为交直交、交交变频两大类。目前交直交变频使用比较广泛，它由顺变器、中间滤波环节、逆变器三部分组成。顺变器的作用是将定压定频的交流电变换为可调直流电，通过电压型或电流型滤波器为逆变器提供直流电源。逆变器将直流电源变为可调频率的交流电。顺变器和逆变器都是晶闸管三相桥式电路。滤波器由电容或电抗器组成，为逆变器提供稳定的电压源或电流源。3.2变频器的节能方式3.2.1变频节能：为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时

6、，都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。当电机转速从N1变到N2时，其电机轴功率P的变化关系如下：P=CN3;式（2）式中：P——主机发N——主机转速C——常数当电机转速从N1减小到N2时，其功率也从P1减小到P2。功率的变化公式式（3）由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。所队

7、当所要求的流量Q减少时，可调节变频器输出频率使电动机转速n按比例降低。这时，电动机的功率P将按三次方关系大幅度地降低，比调节挡板、阀门节能40一50，从而达到节电的目的。例如：一台离心泵电机功率为55千瓦，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16千瓦，省电48.8%，当转速下降到原转速的l/2时，其耗电量为6.875千瓦，省电87.5%。3.2.2动态调整节能：随着电子技术的发展，变频器技术的成熟，变频器迅速适应负载变动，供给最大效率电压。变频调速器在软件上设有5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行。3.2.3通过变频自身的V/F功

8、能节电：在保证电机输出力