假如有這樣一部汽車(chē),它的油門(mén)開(kāi)的很大,所以跑的很快,但它的油門(mén)是固定死的,要減速只能踩剎車(chē),這種設想聰明嗎?現實(shí)只中絕不允許這樣的的車(chē)通行,以為它的調速太笨,耗油太多。
電廠(chǎng)發(fā)電,電網(wǎng)送電,電到了用戶(hù)身邊,這就是50HZ的電。風(fēng)機接上電幾高速旋轉,要想減少風(fēng)量,就關(guān)小風(fēng)門(mén),這種調風(fēng)量的辦法比用煞車(chē)法調速的汽車(chē)高明 嗎?然而成千上萬(wàn)的風(fēng)機就這樣運轉著(zhù),運轉了幾十年,還在運轉著(zhù),多么蠢笨的控制方式,多么可怕的能源浪費呀!
其實(shí)很簡(jiǎn)單,我們能輕而易舉地把愚笨控制改為智能控制,把固定速度的電機變成快慢控制自如的節能電機。手段就是變頻器,市電經(jīng)過(guò)變頻器后就變成頻率大范圍連續可調的電源了,用這種電源給電機供電,就實(shí)現了交流電機的調速。
據1997年11月7日《中國機電日報》報導,在我過(guò)應用量大面廣的風(fēng)機、水泵,1996年裝機總容量以達一點(diǎn)六億千瓦,年總耗電量3200億千瓦時(shí),約占全國總耗電量的三分之一以上,成為目前耗電量最多的設備,于國外發(fā)達的國家比,我國風(fēng)機、水泵實(shí)際運行效率相當低,節約潛力巨大。據專(zhuān)家測算,利用目前成熟的先進(jìn)調速技術(shù)對其進(jìn)行節能改造,一年可節約電量1100億千瓦時(shí),相當于三峽工程總發(fā)電量的1、3倍,直接經(jīng)濟效益500億元。
21世紀人類(lèi)面臨三大難題:能源、資源、和環(huán)境,我國有12億人口,三大難題的壓力就比世界上任何一個(gè)國家更加突出。幸好我國的變頻技術(shù)已經(jīng)有了飛速發(fā)展,這種技術(shù)將是我們解決三大問(wèn)題的有力武器??梢栽O想,如果火車(chē)、汽車(chē)等交通工具都變成了變頻調速的電車(chē),大氣污染的治理就算拿大了金鑰匙。節約能源、節約資源對一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)是節約資金的問(wèn)題,對整個(gè)國家、整個(gè)人類(lèi)來(lái)說(shuō)則是利在當代功在千秋的大事業(yè)。
把電源從50HZ中解放出來(lái)!使控制變成智能化!
一、變頻器的基本原理
變頻器的種類(lèi)有多種,我公司生產(chǎn)的JD_BP系列變頻器是用途最廣泛市場(chǎng)上最多見(jiàn)的一種,即交流感應電動(dòng)機用的變頻變壓調速器,習慣上稱(chēng)VVVF變頻器。
由電機理論可知,異步電機的轉速可表示為:
n=60·f s (1—s)/p
f s為電機定子頻率(也即是電網(wǎng)頻率),p電機定子的繞組極對數,s為轉差率。
由上式可知,只要轉差率不太大,可以近似認為轉速n與f s成正比,這就意味著(zhù)連續平滑的改變電源頻率,就可以實(shí)現交流電動(dòng)機大范圍的連續平滑調速。例如一個(gè)額定轉速3000轉/分的電動(dòng)機,由我變頻器供電,若啟動(dòng)頻率設定為5HZ,那么變頻器可以運行在5—50HZ之間的任一頻率上,則電動(dòng)機可以運行在300——3000轉/分之間的任一轉速上》電動(dòng)機由市電啟動(dòng),啟動(dòng)平衡,力矩大又節能。
50HZ380V的市電經(jīng)過(guò)整流濾波環(huán)節后成為直流電,再經(jīng)過(guò)逆變環(huán)節變成了頻率和幅度都可調的交流電。在變頻器主回路中電能經(jīng)過(guò)了交流——直流——交流的變換,所以這類(lèi)變頻器稱(chēng)作交——直——交類(lèi)變頻器。
變頻器內部的控制是用微軟電腦實(shí)現的,對變頻器的操作有兩個(gè)途徑,其一是用面板上的鍵盤(pán),其二是外控,即從機內控制端子上引出線(xiàn)來(lái),在一個(gè)合適的地方對變頻器進(jìn)行控制。
操作細節見(jiàn)使用說(shuō)明書(shū)。
二、變頻器的適應場(chǎng)合和技術(shù)水平。我公司生產(chǎn)的JD_BP系列變頻器從1、5到400KW,計有22個(gè)型號,在以下場(chǎng)合特別合適:
1、多臺電動(dòng)機的同步拖動(dòng),如輥道、化纖工業(yè)中的紡絲機等。
2、由于環(huán)境所限,必須采用封閉式鼠籠型電動(dòng)機又要求有較大調速范圍者,如化工企業(yè)中的某些設備。
3、高速傳送機械,如如某些磨床。
4水泵、風(fēng)機空氣壓縮機類(lèi)負載,這類(lèi)負載節能極為明顯。
5、提升類(lèi)負載,如礦山用提升機。
其實(shí)凡是交流電動(dòng)機需要調速的場(chǎng)合都就變頻器的用武之地:列如鋼廠(chǎng)喂絲機,塑料行業(yè)的擠塑機,建材行業(yè)的帶肋拔絲機,輸送帶起重機,卷取機,機床主軸,等等不勝枚舉。
買(mǎi)變頻器是進(jìn)口機還是國產(chǎn)機?
過(guò)去人們青睞進(jìn)口機,尤其是有錢(qián)的大企業(yè)?,F在人們觀(guān)念在轉變,國產(chǎn)機售后服務(wù)周全,機器出了問(wèn)題不會(huì )找不到維修單位,修不好可以換新的,再說(shuō),價(jià)格上國產(chǎn)機也有明顯優(yōu)勢。
就普通變頻器(高壓大容量、精密控制的除外)而言,國產(chǎn)機的技術(shù)性能已經(jīng)與進(jìn)口機相近或相同。
首先是技術(shù)指標相近或相同,如頻率范圍和頻率精度,控制方式,保護功能等等,與進(jìn)口機差不多。列如在供水方面我機與世界名牌ABB進(jìn)口機性能一樣,操作方便程度一樣。
其次是關(guān)鍵器件相同或相近。
最重要的關(guān)鍵器件有二,其一是功率開(kāi)關(guān)管,其二是控制系統的核心——單片機,這兩器件我們用的世界最好品牌。
與國產(chǎn)變頻器相比,我們屬于先進(jìn)水平。首先我機的軟件是先進(jìn)的,它是根據用戶(hù)實(shí)際情況自主開(kāi)發(fā)的,例如為礦山提升機寫(xiě)的軟件具有極好的低頻性能,敢說(shuō)技壓群芳。
其次是電路板的制作講究,電路板就找著(zhù)名廠(chǎng)家加工的,焊接是在國家一級企業(yè)的波峰焊生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行的,質(zhì)量完全有保證。
三、變頻器驅動(dòng)風(fēng)機的節能原理
流體力學(xué)知識給出了流量Q轉速n電動(dòng)機功率P,流體壓力H之間的關(guān)系表達式:Q1/Q2=N1/N2; H1H2=(N1/N2)2 P1/P2=(N1/N2)3
由流體力學(xué)可知,傳輸管道給定之后,阻力R為某一常數C時(shí),用轉速調整流量,壓力H與流量Q有函數關(guān)系。
H=F1(Q)|R=C
要求Q增加,H必然有更快的增加,
管道粗則阻力小,用R1表示。
管道細則阻力大,用R2表示。R2>R1
為得到流量QA,粗管壓力為H1,細管壓力為H2.同一個(gè)H2的壓力,在細管中對應小流量QA,在粗管中則對較大的流量QB.
轉速n 一定時(shí),用改變管了阻的辦法調整流量,壓力與流量也有一個(gè)固定函數關(guān)系。
H=f2(Q)|n=c對同一轉速而言,流量增加,壓力必定下降;;轉速下降,對應同一流量的壓力也下降n1。 n2,所以 n2曲線(xiàn)在下,曲線(xiàn)n1在上。
現把圖2和圖3的曲線(xiàn)畫(huà)在同一張紙上,一個(gè)工作點(diǎn)由4個(gè)參數來(lái)確定:H 、Q、n、R。
現設風(fēng)機工作在A(yíng)點(diǎn)上:管阻為R1,轉速為n1,流量為Q1,為了減小流量到Q2,有二個(gè)途徑供選擇。其一,把工作點(diǎn)移到B點(diǎn),這就是轉速不變增加管阻(調風(fēng)門(mén))的情況。
在這種情況電機的軸興功率為:
PB=H2·Q2/n n為風(fēng)機的效率 其二,把工作點(diǎn)移至C點(diǎn),這是管阻不變降低轉速n 的辦法(轉速由n!減至n2),這時(shí)電機軸頭功率為:
Pc=H2·Q2/n n為風(fēng)機的效率
由于H2明顯的大于H1,所以PB明顯大于PC.
由此不難看出,用降低轉速的辦法可節省的功率是:
P=Pb-Pc=Q2·(H2-H1)/n
P通常達Pb的30%,甚至50%
這便是變頻器用到風(fēng)機上的節能原理用以上的方法也利用分析變頻器在水泵上的使用情況.
水泵系統,風(fēng)機系統在設計時(shí)都留有足夠大的容量保險系數.從發(fā)展的觀(guān)點(diǎn),從有備無(wú)患(例如火災用水)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看是十分必要的.可這就造成了平時(shí)出力不足,造成不必要的能源浪費.用變頻器改造現有的供水\風(fēng)機系統便可很好的解決這個(gè)矛盾.
電廠(chǎng)發(fā)電,電網(wǎng)送電,電到了用戶(hù)身邊,這就是50HZ的電。風(fēng)機接上電幾高速旋轉,要想減少風(fēng)量,就關(guān)小風(fēng)門(mén),這種調風(fēng)量的辦法比用煞車(chē)法調速的汽車(chē)高明 嗎?然而成千上萬(wàn)的風(fēng)機就這樣運轉著(zhù),運轉了幾十年,還在運轉著(zhù),多么蠢笨的控制方式,多么可怕的能源浪費呀!
其實(shí)很簡(jiǎn)單,我們能輕而易舉地把愚笨控制改為智能控制,把固定速度的電機變成快慢控制自如的節能電機。手段就是變頻器,市電經(jīng)過(guò)變頻器后就變成頻率大范圍連續可調的電源了,用這種電源給電機供電,就實(shí)現了交流電機的調速。
據1997年11月7日《中國機電日報》報導,在我過(guò)應用量大面廣的風(fēng)機、水泵,1996年裝機總容量以達一點(diǎn)六億千瓦,年總耗電量3200億千瓦時(shí),約占全國總耗電量的三分之一以上,成為目前耗電量最多的設備,于國外發(fā)達的國家比,我國風(fēng)機、水泵實(shí)際運行效率相當低,節約潛力巨大。據專(zhuān)家測算,利用目前成熟的先進(jìn)調速技術(shù)對其進(jìn)行節能改造,一年可節約電量1100億千瓦時(shí),相當于三峽工程總發(fā)電量的1、3倍,直接經(jīng)濟效益500億元。
21世紀人類(lèi)面臨三大難題:能源、資源、和環(huán)境,我國有12億人口,三大難題的壓力就比世界上任何一個(gè)國家更加突出。幸好我國的變頻技術(shù)已經(jīng)有了飛速發(fā)展,這種技術(shù)將是我們解決三大問(wèn)題的有力武器??梢栽O想,如果火車(chē)、汽車(chē)等交通工具都變成了變頻調速的電車(chē),大氣污染的治理就算拿大了金鑰匙。節約能源、節約資源對一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)是節約資金的問(wèn)題,對整個(gè)國家、整個(gè)人類(lèi)來(lái)說(shuō)則是利在當代功在千秋的大事業(yè)。
把電源從50HZ中解放出來(lái)!使控制變成智能化!
一、變頻器的基本原理
變頻器的種類(lèi)有多種,我公司生產(chǎn)的JD_BP系列變頻器是用途最廣泛市場(chǎng)上最多見(jiàn)的一種,即交流感應電動(dòng)機用的變頻變壓調速器,習慣上稱(chēng)VVVF變頻器。
由電機理論可知,異步電機的轉速可表示為:
n=60·f s (1—s)/p
f s為電機定子頻率(也即是電網(wǎng)頻率),p電機定子的繞組極對數,s為轉差率。
由上式可知,只要轉差率不太大,可以近似認為轉速n與f s成正比,這就意味著(zhù)連續平滑的改變電源頻率,就可以實(shí)現交流電動(dòng)機大范圍的連續平滑調速。例如一個(gè)額定轉速3000轉/分的電動(dòng)機,由我變頻器供電,若啟動(dòng)頻率設定為5HZ,那么變頻器可以運行在5—50HZ之間的任一頻率上,則電動(dòng)機可以運行在300——3000轉/分之間的任一轉速上》電動(dòng)機由市電啟動(dòng),啟動(dòng)平衡,力矩大又節能。
50HZ380V的市電經(jīng)過(guò)整流濾波環(huán)節后成為直流電,再經(jīng)過(guò)逆變環(huán)節變成了頻率和幅度都可調的交流電。在變頻器主回路中電能經(jīng)過(guò)了交流——直流——交流的變換,所以這類(lèi)變頻器稱(chēng)作交——直——交類(lèi)變頻器。
變頻器內部的控制是用微軟電腦實(shí)現的,對變頻器的操作有兩個(gè)途徑,其一是用面板上的鍵盤(pán),其二是外控,即從機內控制端子上引出線(xiàn)來(lái),在一個(gè)合適的地方對變頻器進(jìn)行控制。
操作細節見(jiàn)使用說(shuō)明書(shū)。
二、變頻器的適應場(chǎng)合和技術(shù)水平。我公司生產(chǎn)的JD_BP系列變頻器從1、5到400KW,計有22個(gè)型號,在以下場(chǎng)合特別合適:
1、多臺電動(dòng)機的同步拖動(dòng),如輥道、化纖工業(yè)中的紡絲機等。
2、由于環(huán)境所限,必須采用封閉式鼠籠型電動(dòng)機又要求有較大調速范圍者,如化工企業(yè)中的某些設備。
3、高速傳送機械,如如某些磨床。
4水泵、風(fēng)機空氣壓縮機類(lèi)負載,這類(lèi)負載節能極為明顯。
5、提升類(lèi)負載,如礦山用提升機。
其實(shí)凡是交流電動(dòng)機需要調速的場(chǎng)合都就變頻器的用武之地:列如鋼廠(chǎng)喂絲機,塑料行業(yè)的擠塑機,建材行業(yè)的帶肋拔絲機,輸送帶起重機,卷取機,機床主軸,等等不勝枚舉。
買(mǎi)變頻器是進(jìn)口機還是國產(chǎn)機?
過(guò)去人們青睞進(jìn)口機,尤其是有錢(qián)的大企業(yè)?,F在人們觀(guān)念在轉變,國產(chǎn)機售后服務(wù)周全,機器出了問(wèn)題不會(huì )找不到維修單位,修不好可以換新的,再說(shuō),價(jià)格上國產(chǎn)機也有明顯優(yōu)勢。
就普通變頻器(高壓大容量、精密控制的除外)而言,國產(chǎn)機的技術(shù)性能已經(jīng)與進(jìn)口機相近或相同。
首先是技術(shù)指標相近或相同,如頻率范圍和頻率精度,控制方式,保護功能等等,與進(jìn)口機差不多。列如在供水方面我機與世界名牌ABB進(jìn)口機性能一樣,操作方便程度一樣。
其次是關(guān)鍵器件相同或相近。
最重要的關(guān)鍵器件有二,其一是功率開(kāi)關(guān)管,其二是控制系統的核心——單片機,這兩器件我們用的世界最好品牌。
與國產(chǎn)變頻器相比,我們屬于先進(jìn)水平。首先我機的軟件是先進(jìn)的,它是根據用戶(hù)實(shí)際情況自主開(kāi)發(fā)的,例如為礦山提升機寫(xiě)的軟件具有極好的低頻性能,敢說(shuō)技壓群芳。
其次是電路板的制作講究,電路板就找著(zhù)名廠(chǎng)家加工的,焊接是在國家一級企業(yè)的波峰焊生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行的,質(zhì)量完全有保證。
三、變頻器驅動(dòng)風(fēng)機的節能原理
流體力學(xué)知識給出了流量Q轉速n電動(dòng)機功率P,流體壓力H之間的關(guān)系表達式:Q1/Q2=N1/N2; H1H2=(N1/N2)2 P1/P2=(N1/N2)3
由流體力學(xué)可知,傳輸管道給定之后,阻力R為某一常數C時(shí),用轉速調整流量,壓力H與流量Q有函數關(guān)系。
H=F1(Q)|R=C
要求Q增加,H必然有更快的增加,
管道粗則阻力小,用R1表示。
管道細則阻力大,用R2表示。R2>R1
為得到流量QA,粗管壓力為H1,細管壓力為H2.同一個(gè)H2的壓力,在細管中對應小流量QA,在粗管中則對較大的流量QB.
轉速n 一定時(shí),用改變管了阻的辦法調整流量,壓力與流量也有一個(gè)固定函數關(guān)系。
H=f2(Q)|n=c對同一轉速而言,流量增加,壓力必定下降;;轉速下降,對應同一流量的壓力也下降n1。 n2,所以 n2曲線(xiàn)在下,曲線(xiàn)n1在上。
現把圖2和圖3的曲線(xiàn)畫(huà)在同一張紙上,一個(gè)工作點(diǎn)由4個(gè)參數來(lái)確定:H 、Q、n、R。
現設風(fēng)機工作在A(yíng)點(diǎn)上:管阻為R1,轉速為n1,流量為Q1,為了減小流量到Q2,有二個(gè)途徑供選擇。其一,把工作點(diǎn)移到B點(diǎn),這就是轉速不變增加管阻(調風(fēng)門(mén))的情況。
在這種情況電機的軸興功率為:
PB=H2·Q2/n n為風(fēng)機的效率 其二,把工作點(diǎn)移至C點(diǎn),這是管阻不變降低轉速n 的辦法(轉速由n!減至n2),這時(shí)電機軸頭功率為:
Pc=H2·Q2/n n為風(fēng)機的效率
由于H2明顯的大于H1,所以PB明顯大于PC.
由此不難看出,用降低轉速的辦法可節省的功率是:
P=Pb-Pc=Q2·(H2-H1)/n
P通常達Pb的30%,甚至50%
這便是變頻器用到風(fēng)機上的節能原理用以上的方法也利用分析變頻器在水泵上的使用情況.
水泵系統,風(fēng)機系統在設計時(shí)都留有足夠大的容量保險系數.從發(fā)展的觀(guān)點(diǎn),從有備無(wú)患(例如火災用水)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看是十分必要的.可這就造成了平時(shí)出力不足,造成不必要的能源浪費.用變頻器改造現有的供水\風(fēng)機系統便可很好的解決這個(gè)矛盾.
四、節能與負載類(lèi)型的關(guān)系
使用變頻器的目的不外乎兩個(gè):調速、節能。變頻器的負載是交流電動(dòng)機,電動(dòng)機的負載種類(lèi)繁多,現按功率與轉速的關(guān)系來(lái)進(jìn)行分類(lèi):
1、恒功率負載,例如:卷取機,軋機,機床主軸等這類(lèi)負載使用變頻器的目的主要在于調速,節能效果不明顯。
2、功率正比于轉速負載,例如:輸送帶起重機、擠壓機、壓縮機等。這類(lèi)負載用上變頻器節能效果明。 3、功率正比于轉速平方的負載,例如:各種水泵、油泵等,這類(lèi)負載用上變頻器,節能效果更明顯。
4、功率正比小于轉速立方的負載,例如:各種風(fēng)機,風(fēng)扇,這類(lèi)負載用上變頻器,節能效果最明顯。
五變頻器的應用實(shí)例
每臺變頻器都有一本節能帳,這里僅舉幾例說(shuō)明之一。
使用變頻器的目的不外乎兩個(gè):調速、節能。變頻器的負載是交流電動(dòng)機,電動(dòng)機的負載種類(lèi)繁多,現按功率與轉速的關(guān)系來(lái)進(jìn)行分類(lèi):
1、恒功率負載,例如:卷取機,軋機,機床主軸等這類(lèi)負載使用變頻器的目的主要在于調速,節能效果不明顯。
2、功率正比于轉速負載,例如:輸送帶起重機、擠壓機、壓縮機等。這類(lèi)負載用上變頻器節能效果明。 3、功率正比于轉速平方的負載,例如:各種水泵、油泵等,這類(lèi)負載用上變頻器,節能效果更明顯。
4、功率正比小于轉速立方的負載,例如:各種風(fēng)機,風(fēng)扇,這類(lèi)負載用上變頻器,節能效果最明顯。
五變頻器的應用實(shí)例
每臺變頻器都有一本節能帳,這里僅舉幾例說(shuō)明之一。