变频调速基础知识培训

1、 变频调速技术应用兰州铀浓缩有限公司2013年8月22日变频调速-通过改变电源频率调整电动机转速的连续平滑调速方法。主要用于同步电动机和鼠笼型异步电动机。什么叫变频调速变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频调速基本原理spfn1601变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系,通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。三相异步电动机转速公式为：从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。式中n表示转速、f1表示

2、输入频率、s表示电机转差率、p表示电机磁极对数）；电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关基础知识电动机从机械结构上来看，是由转子和定子两部分组成的，其工作原理是通过电流经过转子线圈产生励磁磁场和定子线圈产生的磁场相互作用，从而推动转子按照左手定律旋转，进而带动负载进行运动，完成将电能转化为机械能的使命。在工业生产系统的动力装置中，三相交流异步电动机约占90%左右的份额，其原因在于它：体积小、造价低、使用维护简单、适应各种复杂工作环境等。电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关基础知识1、电动机分类、电动机分类：按电流性质区分：有直流电动机、交流电动机；按用电相位区分：有二相电动机、三相电动机

3、；按转子工作性质区分：有同步电动机、异步电动机；按装配形式区分：有鼠笼式小功率高功率因数、绕线式大功率低功率因数。按转子电极对数区分：有2级-2950 r/min.、4级-1470 r/min.、6级-980 r/min.、8级-720 r/min.、10级-590 r/min.。按使用电压区分：有220V、380V、440V、660V、1140V、3KV、6KV、10KV。按防护等级区分：有IP20、IP23、IP44、IP54、IP55。（第一位数表示：防止固体异物进入或防止人体触及内部带电或运动部分、第二位数表示：防止水进入内部达到有害程度的防护）电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关

4、基础知识2、三相异步交流电动机的调速方法、三相异步交流电动机的调速方法：大致分五种：1）变极调速：适用于变极电机，即电机有多套绕组，在运行时通过外部开关控制绕组连接方式，从而改变极数，进而改变电机转速。2）串电阻调速：适用于绕线式异步电动机，在转子回路串入不同阻值的电阻，人为改变电动机机械特性。3）降压调速：适用于较大电阻的高转差率异步电动机，通过改变定子电压来调速。4）串极调速：适用于绕线式异步电动机，通过改变转子回路阻抗来调速。5）变频调速：普遍适用，通过改变供电电源频率来调速。1(1)nns1120fnp异步电动机的转速按照下列公式计算：式中：n1为气隙旋转磁场的转速，称为同步转速，单位

5、：转每分。其中：f为电机供电电源频率，工频频率为50Hz或60Hzp为气隙旋转磁场的极数,由电机的结构决定，为2，4，6，8，对50Hz工频，2极，4极，6极，8极电机的同步转速分别为：3000，1500，1000，750转每分同步转速实际上也是异步电机理想空载的情况下的转速，这时，转子的转速与定子所产生的旋转磁场转速相同，相对静止，称为同步。电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关基础知识滑差率111nnnsnn式中的s为转子相对于气隙旋转磁场的转速差与同步速之比。通常情况下，滑差率很小，在8以内，所以普通异步电动机的额定转速总是接近于同步转速，如2910转每分，1430转每分，975转每分

6、，742转每分等等。电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关基础知识滑差调速通过改变电机滑差的方法调节转速称为滑差调速。滑差调速的实现是非常困难的。对最常见的鼠笼式异步电动机，除了改变供电电压外，无法实现滑差调速。对于绕线转子电机，其转子回路中可以另外串入电阻，通过改变转子的阻值，可以改变异步电机的机械特性曲线，具体讲就是改变产生最大转矩的转速，从而可以对应于负载转矩的转速，即工作点。电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关基础知识绕线转子电机的滑差调速这是一种传统的调速方法，同时提供良好的起动性能。优点：起动电流小，通常为额定电流的3倍以下;起动转矩和过载力矩较大，通常可达到额定转矩的2倍以

7、上;如果串联的电阻可以连续调节，可以获得无级调速;可以允许第二象限运行。缺点：仅仅适用于绕线转子电机；电机结构复杂，造价高；起动和调速装置复杂，笨重，体积大；滑环，炭刷，接触器，电阻等，可靠性低，维护量大；效率低，很多能量消耗在串联的电阻上；调速精度低，分辨率低；趋势：逐渐淘汰；电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关基础知识变极调速优点：适用于只要求两种转速的场合；不需要外加调速装置，只需接触器切换不同的绕组接法。缺陷：只能实现有限的有级调速。调速精度低，反应慢。绕组接法复杂，可靠性差。电机效率和功率因数低。电机成本高。不能频繁切换。11 2 0fnp电机具有多套绕组或一套绕组构成不同的接法

8、，形成不同的极（对）数。对应于不同的极数，同步速不同转速就不同，最终的转速就不同。电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关基础知识变频调速变频调速目前已经成为异步电机调速的主流，现在已经可以控制同步电机等的调速。11 2 0fnp最好的方法就是变频调速，也就是改变电源频率，使得同步转速成比例变化，负载转速就可以与电源频率成正比地变化。这种装置称为变频器。变频调速的优点：效率高，功率因数高；数字智能化，易于控制和调节；固态硬件，可靠性高；可用于快速频繁起停，正反转等；动态和静态精度高；容易集成到系统中；起动和运行电流小；适用于廉价可靠的鼠笼式异步电动机；电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关基

9、础知识电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关基础知识名称名称三相异步电动机三相异步电动机电机型号电机型号Y2-280M-4Y2-280M-4额定功率额定功率132 kW132 kW额定电流额定电流168 A168 A电压电压380V/380V/绝缘等级绝缘等级F F转速（转转速（转/ /分）分）14801480（50Hz50Hz）额定频率额定频率50Hz50Hz功率因数功率因数coscos0.870.87防护等级防护等级IP55IP55标准编号标准编号JB/T8680-2008JB/T8680-2008重量重量606 Kg606 Kg生产厂家生产厂家上海东方威尔电机有限公司上海东方威尔电机有

10、限公司名称名称三相异步电动机三相异步电动机电机型号电机型号Y280M-6Y280M-6电压电压380V380V额定电流额定电流104 A104 A额定功率额定功率55 kW55 kW额定频率额定频率50Hz50Hz防护等级防护等级IP55IP55噪声等级噪声等级LW84dBLW84dB（A A）工作制工作制S1S1接法接法绝缘等级绝缘等级F F功率因数功率因数coscos0.870.87转速（转转速（转/ /分）分）980980（50Hz50Hz）标准编号标准编号JB/T8680-2008JB/T8680-2008出厂日期出厂日期99.399.3重量重量606 Kg606 Kg生产厂家生产厂家

11、山西防爆电机（集团）有限公司山西防爆电机（集团）有限公司Y系列电机属于笼型转子异步电动机。Y2系列电机紧凑型三相异步电动机。两者的区别在技术上，Y2系列电动机除了具备Y系列电机的优点外，提高了防护等级（IP54），提高了绝缘等级（F级）B级考核，降低了噪声，且用负载噪声考核，其电机结构更加合理，外形新颖美观。电机冷却方式为IC411(全封闭,自带风扇冷却)。安装尺寸及功率等级完全符合IEC标准和DIN42673标准（与Y系列相同）；在价格上，Y系列的相对要便宜，而且选购Y系列的要比Y2系列的多，还有就是Y2系列的机壳比Y系列的贵，而且现在很多厂家的Y系列电机都是采用Y2系列的技术数据，所以两者

12、之间的性能差别也不是很大了。异步电机的转矩特性n蓝色为转矩特性；n红色为负载特性；n(nN,TN)为额定工作点；nTm为可能产生的最大转矩；nTst为起动转矩；电动机原理及相关基础知识电动机原理及相关基础知识T=9550P/nT是转矩，单位NmP是输出功率，单位KWn是电机转速，单位r/min负载类型负载类型变频器的选型和应用, 首先要考虑的就是负载的类型。负载的转矩特性负载的转矩特性是指生产机械负载的静态阻转矩和转速之间的关系。根据负载转矩特性，负载可以分为三大类：1、恒转矩负载：例如输送带,提升,钻床,挤出机；2、变转矩负载：例如离心风机, 离心泵；3、恒功率负载：例如磨床, 高速车床,

13、绕线筒等根据不同的负载类型,以及其它功能和性能的要求,选择对应系列的变频器恒转矩负载在整个运行的速度范围内,需要相同大小的负载；当转速变化时,负载转矩基本保持不变；所需功率与转速成正比；通常转速限制在基本频率以内；2021-9-1918恒转矩负载特点：恒转矩负载特点：转矩特点：在不同的转速下，负载的阻转矩转矩特点：在不同的转速下，负载的阻转矩基本恒定，即负载转矩的大小与转速无关；基本恒定，即负载转矩的大小与转速无关；功率特点：负载功率与速度成正比。功率特点：负载功率与速度成正比。式中，式中，PL是负载功率（是负载功率（kW）。对于恒转矩负载）。对于恒转矩负载来说，其负载功率来说，其负载功率PL

14、与转速成正比变化与转速成正比变化nnTP9550LL19 以传送带为例，其静负载转矩的大小决定以传送带为例，其静负载转矩的大小决定于于 上式中，上式中，F是滚轮与皮带之间的摩擦力；是滚轮与皮带之间的摩擦力；r是是滚轮的半径，两者都与转速无关，所以在调节滚轮的半径，两者都与转速无关，所以在调节转速的过程中，转矩转速的过程中，转矩TL保持不变保持不变 。rFTL20负载要求：低速区的转矩负载要求：低速区的转矩要足够大，并且要有足够要足够大，并且要有足够的转矩过载能力。的转矩过载能力。 通用变频器（通用变频器（U/fU/f控制）控制）- - -利用转矩提升功能利用转矩提升功能-既满既满足低速起动和低

15、速稳定运行足低速起动和低速稳定运行的需要，又不会过励磁。的需要，又不会过励磁。 恒转矩负载特性示例21恒转矩负载的功率与转速成正比，转速越高恒转矩负载的功率与转速成正比，转速越高，负载所需的功率越高，电动机的功率应满足，负载所需的功率越高，电动机的功率应满足最高转速下的负载功率要求。最高转速下的负载功率要求。如果需要在低速下稳速运行，应该考虑到由如果需要在低速下稳速运行，应该考虑到由于负载转矩不变，电动机定子电流亦基本不变于负载转矩不变，电动机定子电流亦基本不变，而通用标准，而通用标准（非变频专用）（非变频专用）异步电动机的散异步电动机的散热能力却变坏的特点，采取相应的措施。热能力却变坏的特点

16、，采取相应的措施。 平方转矩负载负载转矩是转速的函数:在低速下需要较小的转矩, 而在高速下需要较大的转矩；只有两类典型的负载:离心泵和离心风机；额定转速以下：设备产生的流量与泵或风机的转速成正比；设备产生的压力与泵或风机转速的平方成正比；设备消耗的功率与泵或风机转速的立方成正比；2021-9-19 在各种风机、水泵、油泵中，随着叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻一定的速度范围内所产生的阻力大致与转速力大致与转速n的二次方成正比的二次方成正比。随着转速的减小，转矩按转速的二次方减小，即 2nkTTL 随着转速的降低，平方转矩负载所需的转矩以平方的比例减小，所以低频时的负载电流很小

17、，即使使用普通异步电动机也不会发生过热现象。 2021-9-19平方转矩负载所需的功率与速度的3次方成正比，即 39550nKnTPPLL风机、泵类负载特性2021-9-1925 一般一般U/fU/f控制变频器都预先设置了平方转控制变频器都预先设置了平方转矩负载用的矩负载用的U/fU/f特性。特性。 由于负载机械不同，飞轮惯量由于负载机械不同，飞轮惯量GD2差别较大差别较大，当，当GD2较大且起动较快时，应事先校核起动转较大且起动较快时，应事先校核起动转矩是否满足要求。矩是否满足要求。 由于高速时所需功率随转速增长过快，所以由于高速时所需功率随转速增长过快，所以通通常不应使风机、水泵类负载超工

18、频运行，以免发生常不应使风机、水泵类负载超工频运行，以免发生过载。过载。考虑电动机的容量时，应按考虑电动机的容量时，应按机械最高可能转机械最高可能转速速（一般为额定转速）下的功率来决定。（一般为额定转速）下的功率来决定。 恒功率负载通常恒功率段是指在电机的基本频率之上；对于一个恒功率负载,实际上负载转矩是负载物理尺寸的函数；在转速较低时需要的转矩较高,在转速较高时,需要的转矩较低；负载转矩与转速成反比,其乘积,亦即功率为恒定值,称为恒功率负载；2021-9-1927nnPT19550LLTL0PLnLTL，PL图1-25 恒功率负载的特性恒功率负载特性2021-9-1928 负载：轧钢机、造纸

19、机、塑料薄膜生产线负载：轧钢机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等。中的卷取机、开卷机等。 各种机床也属于恒功率负载，其特点：粗加各种机床也属于恒功率负载，其特点：粗加工时进刀量大，转矩大，转速低，精加工时进工时进刀量大，转矩大，转速低，精加工时进刀量小，转矩小，转速高。刀量小，转矩小，转速高。 2021-9-1929上式中，F是被卷物的张力，r是被卷物的半径。 在卷绕过程中，在卷绕过程中，要求线速度要求线速度v和张力和张力F保持保持恒恒定，因此，拖动系统的功率保持不变：定，因此，拖动系统的功率保持不变： 以薄膜卷取机为例，其负载转矩的大小决定于以薄膜卷取机为例，其负载转矩的大小决定于

20、 rFTLconstnTvFP9550LL 若要保证线速度若要保证线速度v和张力和张力F恒定，转速需与转恒定，转速需与转矩大小成反比变化。矩大小成反比变化。 2021-9-1930 变频器供电异步电动机在驱动恒功率负载时变频器供电异步电动机在驱动恒功率负载时，通常考虑在某转速以下采用恒转矩调速方式，通常考虑在某转速以下采用恒转矩调速方式，而在高于该转速时才采用恒功率调速方式。而在高于该转速时才采用恒功率调速方式。 当速度很低时，受设备机械强度的限制，当速度很低时，受设备机械强度的限制，TL不可能无限增大，因此负载的恒功率性质应该是不可能无限增大，因此负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围内

21、而言的，一般是在较高就一定的速度变化范围内而言的，一般是在较高转速范围内，低速下则转变为恒转矩性质。转速范围内，低速下则转变为恒转矩性质。 2021-9-1931应根据生产机械的特性和工艺要求仔细选择应根据生产机械的特性和工艺要求仔细选择传动方案的恒转矩区和恒功率区。传动方案的恒转矩区和恒功率区。在恒转矩区变频器应控制电动机运行于恒磁在恒转矩区变频器应控制电动机运行于恒磁通调速条件下，最大允许输出转矩保持不变通调速条件下，最大允许输出转矩保持不变；n 在恒功率区变频器应控制电动机进行弱磁升在恒功率区变频器应控制电动机进行弱磁升速，保持输出功率基本不变。速，保持输出功率基本不变。变频器原理及相关

22、基础知识变频器原理及相关基础知识变频器分类变频器分类1）按变频原理分：交流-直流-交流和交流-交流一般使用的是交流-直流-交流式，即将交流电通过整流滤波变成直流，然后经过逆变电路变回交流，在此过程中实现频率的转换。2）按变频控制方式分：A）U/f控制变频器。变频器同时对输出电压和频率进行控制。B）SF控制变频器。即闭环控制的U/f变频器。C）VC变频器。即矢量控制变频器。变频器原理及相关基础知识变频器原理及相关基础知识变频器分类变频器分类3）按用途分：A）通用变频器。平方转矩变频器。适用于风机、水泵类负载。恒转矩变频器。适用于起重机、印刷机等。B）专用变频器。高性能专用变频器。如可逆轧机控制。

23、高频变频器。输出频率3000HZ。高压变频器。3KV、6KV、10KV系列。变频器和软起动器的区别软起动器：软起动器：软起动器是一种智能化的降压起动器, 在起动电机时可以有效地控制和限制起动电流, 同时可减少对电机及其驱动的设备的机械应力。软起动可以将机械从零速平滑地加速到额定转速, 也可以控制平滑地减速到零速。在只需要软起动和软停止而不需要调速的场合可以使用软起动器。软起动器为了降低起动电流,必须实施降压起动, 同时降低了起动转矩。变频器：变频器：变频器可以实现软起动和软停止。也可以根据负载的变化和系统的要求调节速度和改变输出转矩。电机起动后可以不以工频转速运行。变频器在起动电机的同时不必降

24、低起动转矩。结论：结论：从功能上,变频器可以取代软起动器,但软起动器不能取代变频器。从成本上,变频器高于软起动器, 但其优势自不待言。变频器原理及相关基础知识变频器原理及相关基础知识启动电流电动机通上工频电源，旋转磁场即以额定同步转速旋转，而电机的转子尚处于静止状态，转子绕组与旋转磁场的相对速度很高，故感应电动势及感应电流都很大，即电子电流可达额定电流的4-7倍。当使用变频器启动时，启动瞬间变频器的输出频率很低，旋转磁场的转速很低，转子的转速也较低，故启动电流很小。一般使用变频器，启动电流不会大于额定电流的1.5倍。变频器原理及相关基础知识变频器原理及相关基础知识当使用软启时，同步转速不变，临

25、界转速不变，临界转距随电压的减小而减小。变频器容量的选择一般来说，变频器的额定电流要大于电机的额定电流。1、同功率电机的额定电流因磁极数而异，磁极数越大，额定电流越大。一般的变频器的额定电流是参照4极电机的。2、变频器的额定电流因开关频率而异。开关频率越大，额定电流越小。一般的变频器以4KHz定义额定电流的。变频器的结构通常变频器的结构为交-直-交，也就是将单相或三相交流电压整流成为直流电压，然后再将直流“逆变”成为所需频率的三相交流电压。变频器最主要的部分是逆变部分，而且有生产厂家单独生产逆变部分，所以有时又将变频器称为逆变器。由于电机和变频器原理的原因，在额定电压以下，在改变输出频率的同时

26、，也要改变输出电压的有效值，这种形式称为可变电压，可变频率，故又将变频器称为VVVF。变频器的主回路进线端子EMC滤波器整流桥储能电容预充电回路n 制动晶体管n 制动电阻及其保护n 逆变桥n 电流互感器n 出线端子变频器的主回路 进线变频器的进线电源可以是三相380-500V，或三相200240V，也可以是单相200240V；也可以是690V。电源电压在690V以下称为低压变频器，1000V以上称为中压或高压变频器。进线电源的相序不影响电机的转向。变频器的主回路 EMC滤波器变频器普遍标配进线EMC滤波器，用来抑制变频器对周围设备的射频干扰。在变频器通电时，EMC滤波器通过接地电容产生对地电流

27、，尤其是上电瞬间会产生较大的漏电流。变频器一般应用于工业场合，用接地的方式进行安全保护。变频器的主回路 整流桥大多数变频器采取三相全波整流，整流器件为功率二极管。三相全波整流获得的直流输出电压为进线电压有效值的1.35倍，例如电网电压为400V，则这时直流母线电压为540V左右。但随着负载的波动，直流母线电压也会波动。单整流桥获得的电压波形每个周波有六个波头，称为六波头整流或六脉冲整流，这时的进线电流存在6n1次谐波，如5，7，11，13，。变频器的主回路 12脉冲整流为了抑制电流谐波，可以采用两套整流桥，分别连接到一个三绕组特殊变压器的输出的两个绕组，该变压器的两个绕组的输出电压有效值相等，

28、相位互差30度。两套整流桥串联，电压相加。这时的电压波形每个周期有12个波头，电流的谐波含量不包含5次，7次，17次，19次。变频器和配电回路的成本大大增加，用于大功率应用和特殊场合。变频器的主回路 预充电电阻和预充电接触器上电瞬间，整流桥输出端将产生峰值1.414U的电压，对储能电容快速充电。为了保护储能电容，需要在直流母线中串联一个电阻。在变频器上电时，整流桥通过该电阻向整流桥充电，充电结束后（如直流母线电压上升到额定电压的70%）以上后，需要用接触器将该电阻旁路掉。在整个运行过程中，该电阻不起作用。变频器的主回路 半可控整流桥将上述整流桥中的三个桥臂改成可控硅，如晶闸管或IGBT，则整流

29、桥的输出电压就是可调的。在变频器上电期间，控制晶闸管的导通角，半可控整流桥的输出电压逐渐升高，最后达到全波整流获得的峰值,这样一来在变频器中就不需要预充电电阻和预充电接触器。变频器的主回路 全控整流桥如果上述整流桥的6个桥臂都是可控硅, 加上控制回路, 甚至可以做成可以四象限运行,既可以从电网吸收能量供给负载,也可以将负载制动的能量反馈回电网,实现再生制动.当然这样变频器的成本会大大升高,所以这种方式仅仅适用于大功率传动.实现能量再生制动的另一种方法是将一个系统中的所有变频器的直流母线并联, 或者采用统一的整流电源和统一的能量再生制动单元,称为网络制动单元.变频器的主回路 储能电容变频器运行过

30、程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并联。当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电（制动）过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高变频器则停止输出。直流电抗器直流电抗器是串联在直流中间回路的一个或两个扼流圈, 因其通过的电流为直流电流, 故亦成为直流扼流圈.直流电抗器的作用是抑制变频器的进线电流谐波,从而减少对电网的污染.通常采用适当大小的直流电抗器,即可使变频器的谐波污染减少到符合标准,这是一种低成本的方案.如果要将谐波抑制到更低,需要大配合无源滤波器.直流电抗器对进线浪涌电压没有抑制作用.交流电抗器交流

31、电抗器安装在变频器的进线侧, 也称为进线电抗器.交流电抗器与直流电抗器作用大致相同,但交流电抗器对进线浪涌电压有抑制作用.在对电流谐波产生相同的抑制作用时,交流电抗器产生的线路压降比直流电抗器略大,从而会产生略大的输出转矩损失.在下列情况下推荐使用交流电抗器:多台变频器并联使用线路电源有来自其他负荷的明显扰动变频器由阻抗非常低的线路供电制动单元和制动电阻制动单元是一个或一组晶体管,与制动电阻串联之后,接在直流母线上。当直流母线电压超过某规定电压时,制动晶体管导通,直流母线电容和电机向制动电阻释放能量。使直流母线电压降低,降低到另一规定电压后,制动晶体管截止。所以制动电阻的作用是能耗制动。图中T

32、fr为制动晶体管,PA-PB连接制动电阻,PA-PB之间的二极管为保护用续流二极管。当变频器驱动负载需要克服惯性快速减速或停车时,或位能性负载持续下降时,需要进行能耗制动.变频器的主回路 逆变桥逆变桥是变频器的核心部分,其作用是将直流电压通过6个桥臂可控硅的反复轮流通断形成所需要的幅值和频率变化的三相交流输出电压.逆变桥的桥臂的可控硅的类型主要是IGBT绝缘珊双极型晶体管.通过逆变桥,直流电压被斩波成为高频率的脉冲电压,由于它是由逆变管反复开关形成,所以其频率称为开关频率。2121nnQQ22121nnHH32121nnPP 风机/水泵的流量和电机转速成正比；风机/水泵的全压/扬程和电机转速的

33、平方成正比；风机/水泵消耗的轴功率跟电机转速的立方成正比；根据泵与风机学的知识，在风机、水泵类负载变流量、变压力的运行状况中，流量、扬程和消耗的能量之间有下面的关系：轴功率公式：N0 /N=r / r 1 （n 0 / n）3N：功率；r：气体密度；n：转速风量Q(%)100908070605040转速n (%)100908070605040频率/Hz50454035302520轴功率(%)10073513422136.5节电率N (%)0274966788793.5具体计算时可用：P%=KS式中P实际消耗功率百分值；S实际转速百分值；K系数，K0.0001。节电率:N1-P204060801

34、00120140160020406080100120% 流量% 扬程20406080100120140160020406080100120% 流量% InputPowerFan/PumpProcessFeedbackTo ProcessValve截流控制20406080100120140160020406080100120% 流量%扬程Fan/PumpTo ProcessProcessFeedback变频控制变频调速水泵的轴功率计算式轴功率=实际流量 扬程 液体比重3960 泵的效率实际转速实际转速N2额定转速额定转速N1）（3轴功率轴功率HP2=额定功率额定功率HP1泵效率泵效率泵类负载和风

35、机负载都属于二次方律，所以节能效果相同。风机负载和泵类负载的负载特性例程计算 有一台水泵，其额定功率是30KW，额定输出流量为300GPM，额定转速是2950转，求出在输出250GPM时，使用变频调节比使用阀门调节，每年节省的电费。（假如按这个流量每年运行2000小时，泵的效率为0.75，每度电价格为0.8元。）阀门控制：阀门控制：轴功率：轴功率：30 0.75=22.5KW每年消耗轴功率为：每年消耗轴功率为：22.5 2000=45，000kWh每年投入电费：每年投入电费：45，000 0.8=36，000元元风机负载和泵类负载的负载特性例程计算变频控制：轴功率：30 （250/300）3

36、0.75=10.85kW每年消耗轴功率为：10.85 2000=21,700kWh每年投入电费：21,700 0.8=17,360元结论：结论：每年在此流量工作时节省的电费：每年在此流量工作时节省的电费：36.000-17.360=18.640元元一、有效的消除水锤，保证了系统安全可靠的工作 潜水泵起动时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂甚至损坏原始方案：电机起动/停止时需开启/关闭阀门来减小水锤的影响特点:工作强度大, 难以满足工艺的需要。变频调速方案：根据工艺的需要，使电机软启/软停，消除水锤。特点： 有效消除水锤； 降低机械冲击； 显著的节电效果； 降低电动机的老化；除节能外其他特点例

37、：风机的风量控制方式空调鼓风机变频器电源送风空气送风机热交换器冷水1：风门控制2：变频器控制风机，水泵的所需功率与电机运转速度的3次方成正比 P正比N3 风门控制 VS 变频控制例：用15KW的电机 ( (电费电费0.70.7元元/kWh)/kWh)风门控制风门控制（出口侧（出口侧）变频器控制变频器控制风量消费电力风门控制风门控制15kW X0.9 X0.7元元 X24hr X365日日=83,000元元变频器控制变频器控制15kW X0.3 X0.7元元 X24hr X365日日=28,000元元 节能部分风门控制 VS 变频控制例：用15KW的电机 ( (电费电费0.70.7元元/kWh)

38、/kWh)风门控制风门控制15kW X0.9 X0.7元元 X24hr X365日日83,000元元变频器控制变频器控制15kW X0.3 X0.7元元 X24hr X365日日28,000元元- -= = 节节能效果能效果 55,00055,000元元一年节省费用一年节省费用风门控制 VS 变频控制调节风量和压力的方法q控制入口风门控制入口风门q控制出口挡板控制出口挡板q调节风机转速调节风机转速控制入口或出口风门00.50.501.0风量Q(pu)R压力P(pu)送风阻抗曲线r1r2Q2Q1 1.0q相当于改变管网的阻抗特性相当于改变管网的阻抗特性q增大管网的阻力增大管网的阻力q初期投资少初

39、期投资少q控制简单控制简单q能量消耗在管网和风门中能量消耗在管网和风门中q虚线与坐标轴所围面积即为虚线与坐标轴所围面积即为能耗值能耗值q随着风量的减少，风压增大，随着风量的减少，风压增大，对管网有损害对管网有损害q造成能源浪费造成能源浪费通过调节风机的转速改变流量q相当于改变风机的压力与流量相当于改变风机的压力与流量的关系的关系q不改变管网的阻抗特性不改变管网的阻抗特性q随着转速的降低，风机的特性随着转速的降低，风机的特性曲线下移曲线下移q随着转速的降低，风量减少随着转速的降低，风量减少q随着转速的降低，风压也减少随着转速的降低，风压也减少q随着转速的降低，能耗大大降随着转速的降低，能耗大大降

40、低低q转速调节通过变频器实现转速调节通过变频器实现q连续精确地调速，可精确地控连续精确地调速，可精确地控制风量制风量00.50.501.0风量Q(pu)R压力P(pu)送风阻抗曲线Q2Q11.0采用不同方法时电机的能耗示意图q1. 1. 输出端风门控制时的电输出端风门控制时的电机的输入功率机的输入功率q2. 2. 输入端风门控制时的电输入端风门控制时的电机的输入功率机的输入功率q3. 3. 变频器调速时电机的输变频器调速时电机的输入功率入功率q4. 4. 滑差调速控制时电机的滑差调速控制时电机的输入功率输入功率q变频调速最节能变频调速最节能00.50.501.0风量Q(pu)电动机输出功率(pu)1.0123P1P2P341 前言前言 01-14空调机房12个空调机组,采用落后的调节档风板阀门开启度的方式来调节风量,这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能为代价来满足工艺和工况对风量调节的要求。 01-14空调机房单机组运行,实际使用风量不到单机组设计风量的80%，根据风机类负载转矩与转速的平方关系，轴功率与转速的立方关系，可知当采用变频调速将风机转速降低后，风机消耗的功率也将大大下降。对风