变频器节能原理和在煤矿生产中应用

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1、变频器节能原理和在煤矿生产中应用　　摘要本文简述了变频器的基本工作原理，详细介绍了变频器调速技术的节能原理和节能方法，并通过变频器在煤矿生产中的具体应用，说明了变频器具有较好的节能节电效果，在煤矿安全生产和用电安全方面具有较大的应用潜力。在煤炭工业生产中，大功率设备的使用是煤矿企业扩大产能、提高效益的重要保障，然而，这类设备运行电流大，启动电流数倍于额定电流，不仅造成对上游电网的冲击，而且加快了设备自身绝缘材料以及绕组（电枢）的老化，大大降低设备使用寿命。传统的对轮连接（硬连接）、液力耦合器连接、摩擦式离合器连接等传动方式，因过负荷能力太差经常造成供电设备保护失灵和电动机

2、损坏等，不仅浪费资源，而且安全保障水平低。双速电机的应用虽然有效地解决了启动电流大的问题，但其双绕组特性又带来两趟电缆供电、贵金属成倍消耗造成的浪费。因此，发展和推广应用变频节能技术是煤矿企业节能降耗，提高效益，促进安全生产，实现跨越发展的现实要求。关键词变频器；节能远离；煤矿生产应用中图分类号：F407文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）11-0000-0071变频器工作原理简述变频器是利用电力半导体器件的通断作用将电源工频变换为另一频率的电能控制装置。它是按一定规律通过改变脉冲列的脉冲宽度或幅度，来调节输出量和波形，从而实现电动机电压和频率的平滑变化

3、。变频器调速技术的基本原理是根据电动机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）/p式中：n——转速；f——输入频率；S——电动机转差率；p——电动机磁极对数。7电动机的磁极对数虽然可以根据绕组大小而变化，但是其速度的改变不能在一台电动机的同一个绕组内实现。双绕组电动机通过切换绕组电源虽然实现了速度调整，但速度变化大，对设备运行造成的冲击较大，且电机自身的双绕组特性决定了贵金属的成倍消耗和维修成本的大幅增加。由公式可见，改变电动机工作电源频率可以达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交（或交-交）电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于

4、一身的综合性电气产品。交-交变频系统功率因数较低，在启动、运行中将会产生较大的高次谐波，对电网污染大，目前大功率动力设备应用较少。交-直-交变频系统由于在装置中设有滤波单元和补偿单元，功率因数接近于1，高次谐波分量很小，不会造成谐波污染，应用前景十分广阔。2变频节能原理简要分析2.1变频降速节能为了保证生产的可靠性，各种生产机械在选型设计中配备的电机，一般预留出合适的富余量。假如电机运转时是满负荷的状态，那么多余的力矩会加大有功功率的消耗。电能便会由于此种原因产生浪费；为了节约电能，我们可以降低电机的动转速度，使其恒压。从而达到理想效果。当电机转速从N1降到N2时，其电机

5、轴功率P的变化关系如下：P2/P1=（N2/N1）3，由此可见降低电机转速可得到三次幂级的节能效果。2.2动态调整节能测控元件具有强大的遥测感应功能，我们可以充分利用此功能，以最快的时间适应负载变动，从而把工作电压的效率最大化。变频调节器的输出率为5000次/秒，使电机的运行始终保持最高效率。2.3通过变频自身的V/f功能节能7电压—频率协调控制分为基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。基频以下是恒转矩调速，基频以上是恒功率调速，其基本要求是要保持电机气隙磁通基本恒定。因此，频率变化的同时，电机工作电压也要相应变化，这种性质就是感应电动机变压变频调速的控制特性。在保证电

6、机输出力矩的情况下，可自动调节V/f曲线。减少电机的输出力矩，降低输入电流，达到节能效果。2.4变频器自带软启动节能电机在全压的情况下启动时，由于在启动时要求必须要有一定的力矩，这时电网中6-7倍的额定电流要被吸收，超出额定的启动电流，就会致使电力浪费，电压波动便会损害，损耗加剧。但是，在使用了软启动后，状况则大大改观，启动电流从0——Ie进行平滑调节，电网被大的启动电流的冲击减小，亦减小了大启动产生的惯性对设备转速的冲击，同时，设备的使用寿命得到延长。2.5提高功率因数节能力矩产生的原因是电机的定子和转子通过电磁作用而产生的。就拿电网来说，绕组因为具有感抗的特殊性质，显

7、示感性。那么，电机在进行运转时，要吸收很多没有必要的多余的功率，即无功功率。所以会产生造成功率因数低。在使用了变频节能调整器后，性能变化流程为：AC→DC→AC，经过整流滤波，负载对电网的阻抗特性显示阻性，功率因数因此会得到更大幅度的提高，从而减少了无功损耗。3实例分析7通风机是煤矿向井下输送气体的装置，采用变频器对通风机进行控制，属于减少空气动力的节能方法，它和一般常用的调节通风设施的方法比较，具有明显的节能效果。下图可以说明其节能原理：（下图：H表示压力，Q表示流量）图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压----风量