变频调速的经济效益

1、第6章变频调速的经济效益6. 1拖动系统的节能空间7. 1.1工频运行的浪费1 .空气压缩机泄载在工频运行时，如储气罐的压力偏高，通过泄载阀泄放部分空气。图61空气压缩机的泄载2 .锅炉给水泵回流要求锅炉汽包的水位恒定。工频运行时，通过调节阀门开度，改变回流量，达到调节锅炉汽包的水位的目的。回流调节阀锅炉汽包水泵（1贮水耀图62锅炉给水泵的回流调节4.中央空调冷却泵的工频运行6.1.2大马拉小车的节能空间1 .工频运行的大马拉小车a）b）图64工频运行的大马拉小车a）小马拉小车b）大马拉小车2 .低频运行的大马拉小车Qb）图65低频运行的大马拉小车a）风机示意图b）低频运行的状态6.2变全速运

2、行为变速运行6. 2.1变速运行的节能效果1 .恒转矩负载图66恒转矩负载的变速运行a）全速运行b）低速运行2.二次方律负载图67二次方律负载的变速运行a）全速运行b）变速运行6.2.2调速方法与节能1.机械调速日）b）图68机械调速a）机械调速示意图b）机械调速后的机械特性2.龙门刨床的直流调速图6-9龙门刨床的刨台拖动系统6. 2.3异步电动机调速过程中的浪费1 .机械特性与能量图图610机械特性与能量的关系a）机械特性曲线b）能量图2.绕线转子异步电动机的能量图a)b)c)图611绕线转子异步电动机的能量图电磁功率Pm2：仍与同步转速成正比；负载功率：与转速窕成正比。损失功率：小2与转差

3、加2成正比，显然，增加了的损失功率都消耗在外接电阻中了。3.电磁调速电动机的能量图电磁调速电动机相当于两级异步电动机：第一级即为普通的异步电动机，功耗为APi；第二级的旋转磁场由第一级的转子带动直流磁场形成。调节SR调节励磁电流调节第二级转差、2'一调节转速020图612电磁调速电动机第一级功耗与第一级的转差加i成正比；第二级功耗与第二级的转差加2成正比。由于转差加2较大,转子切割直流磁场的速度较快，故转子电流大，功耗也大。总的功耗妒2：十2=妒1+妒26.2.4变频调速最节能近)b)c)图613变频调速的功率分配a）变频调速b）机械特性c）能量图6. 3变频调速的特殊节能措施6.3.

4、1异步电动机的电流一电压曲线1 .异步电动机的电压与磁通（1）电压偏低时的磁通a)b)c)图614电压偏低时的磁通a）额定电压时b）电压偏低时c）磁通与励磁电流（2）电压偏高时的磁通图615电压偏高时的磁通a）正常情况时b）电压偏高时c）磁通与励磁电流2 .电流一电压曲线(1)电压偏低时的后果图616电压偏低时的后果a)电压正常时b)电压偏低时c)电流一电压曲线(2)电压偏高时的后果a)b)图617电压偏高时的后果a)电压偏高时的磁通和励磁电流b)电流一电压曲线(3)完整的电流一电压曲线转*壶薪增大励M赢大a)b)图6-18异步电动机的电流一电压曲线a)负载不变时的电流一电压曲线b)不同负载时

5、的电流一电压曲线UiJiJIciJ不多-I2'T较多IiTUT-if-10T很多I2（不多-liT6. 3.2"大马拉小车”的节能对策1 .基本思路if-"Ffc)心图619”大马拉小车”时的效率a)“大马拉小车”的电流一电压曲线b)效率曲线UxJIxJ2 .节能的具体方法(1)额频运行时b)知也.34川C)IUFUVW0)图6-20变频器的处理方法a)工频拖动系统b)基本频率的预置c)变频拖动系统（2）低频运行时二次方律负载的低速运行图621低频大马拉小车a）风机示意图b）机械特性低减压频比节能内A6）图622低减压频比节能a）低减压频比b）机械特性（3）自动搜索

6、节能ab)图623最佳工作点的搜索a）电流一电压曲线b）搜索流程6. 3.3电能的回馈1 .重物下降时的电度表a）b.i图6-24重物下降时的电度表a）工频运行b）变频运行2.回馈单元图625接入电能回馈单元a）重物上升b）重物下降3.电源回馈变频器图6-26电源回馈变频器6.4从水泵管路的流体功率看节能6. 4.1水泵管路的基本模型和节能的考察部位1 .水泵管路的基本模型图627水泵管路的基本模型2 .供水系统的主要参数(1)流量是单位时间内流过管道内某一截面的水流量，符号是Q,常用单位是m3/min。(2)扬程是单位重量的水被水泵上扬时所获得的能量，符号是H,常用单位是m。扬程主要包括：I

7、)静态扬程Ha是供水系统必须上扬的高度，也叫实际扬程。II)动态扬程Hl使水流具有一定的流速所需的能量。动态扬程是不能用高度来描述的。(3)全扬程也叫总扬程，或水泵的扬程。是静态扬程与动态扬程之和，是说明水泵的泵水能力的物理量，符号是Ht。Ht=Ha+Hl(4)管阻表示管道系统(包括水管、阀门等等)对水流阻力的物理量，符号是R。(5)压力是表明供水系统中某个位置(某一点)水压的物理量，符号是p。其大小在静态时主要取决于管路的结构和所处的位置，而在动态情况下，则还与供水流量与用水流量之间的平衡情况有关。3 .各部分的功率(1)变频器的输入功率Psx=举UlIvi入变频器的输出功笔Psx'

8、=J3UxIvocos6Psx'=Psx(3)电动机的轴功率Pmx=TMa=Plx9550(5)管路的流体功率(负载所需的功率)Pgx=0.163HxQx6. 4.2管路的基本特性与工作点1 .扬程特性a）b）图6-28管道系统的扬程特性a）全速时的扬程特性b）不同转速时的扬程特性2.管阻特性iII)1QQi%03。臼)b)图6-29供水系统的管阻特性a）阀门全开时的管阻特性b）不同开度的管阻特性3.供水系统的工作点与基本功耗a)b)图630管道系统的工作点a）供水系统白静扬程b）工作点与基本功耗6. 4.3流体功率的节能分析1 .不同控制方式的节能效果%为。©E外0a)b)

9、二)图631不同控制方式的节能效果a）关小阀门调节流量b）降低转速调节流量c）两种方法的比较管狙带性管恒特性阙1美儿的门关，忤I转速下降|2.流体功率节能的特点（1）节约功率与流量的关系（2）节能效果与静扬程的关系颔定於处图633静扬程对节能效果的影响a）静扬程较大时b）静扬程较小时图632节能效果与流量的关系a）流量大b）流量减小c）流量更小（3）不同静扬程的典型例子I）供水管道图634供水管道的广义空载功率a）高楼供水b）节能分析d）车间供水c）节能分析H）取水管道图635取水管道的广义空载功率a）冬季水面b）冬季节能分析c）夏季水面d）夏季节能分析m）循环水管道一季汨产置管风机§

10、;处管士孝的孝汨产冷冻泵冷却塔水主机冷却泵回水图6-36循环水系统的特点a）冷冻水循环系统b）冷却水循环系统二）联通器6.5从轴功率看水泵管路的节能nuvoTK6.5.1水泵的机械特性1.水泵机械特性的表达式2.负载功率的计算PL=Tk?nkL95502一To?nL.Kt?nL?nL95509550Pl=1Kpo,nL+Kp.ni_3Po+Kp,nL33.基本功率在轴功率中的反映图638机械特性中的空载功率a）空载功率b）广义空载功率4.轴功率的节能图639轴功率与流量的关系a）轴功率与转速的关系b）轴功率与流量的关系6.5.2水泵效率引由的差异1 .明显的不一致2.水泵的效率*rp*=Ci（

11、土）C2（2）2Ci-C2=1（69）nn图6-41水泵的效率曲线a）水泵效率的定义b）水泵的效率曲线6. 6从电功率看水泵管路的节能7. 6.1电动水泵低频运行的核心问题1 .水泵消耗的电功率Psx'=3UUxIvoCOS12.低频运行的核心问题图6-43U/f=C的工况a）U/f线b）低频时的工况6. 6.2功能预置与节能效果1 .转矩提升与节能效果图644转矩提升与节能效果a）转矩提升的预置b）电动机的工作电流2 .管道供水节能分析小结电源（工频电咕率）变频器五庙能前置J<).一®-用二电动机（土初电功率）*I?口轴期率）二次定律水泵图645水泵变频调速的节能分析

12、6. 7全面评价经济效益7. 7.1故障减少的效益1 .直流电动机电刷和换向器是最大的薄弱环节2 .同步电动机有电刷和滑环，也是薄弱环节。图646几种电动机的构造a）直流电动机b）同步电动机c）笼形异步电动机3 .绕线转子异步电动机有电刷和滑环，也是薄弱环节。4 .电磁调速电动机也有电刷和滑环，也是薄弱环节a)b)图6-47几种调速异步电动机的构造a)绕线转子异步电动机b)电磁调速电动机6. 7.2设备寿命延长的效益1 .彻底消除供水系统中的水锤效应(1)水泵工频起动的动态转矩图6-48水泵工频起动的动态转矩a)供水管路b)工频起动(2)水泵变频起动的动态转矩图6-49水泵变频起动的动态转矩a

13、)供水管路b)变频起动2 .机械的磨损减少3 .易损件不再易损(1)卷取机械的磁粉离合器等易损件取消；(2)起重机械的制动闸皮、操作杆等配用件的寿命延长了6.7.3产品质量提高的效益6.7.4意外惊喜带来的效益(1)以重油为燃料的燃烧炉，采用变频调速实现恒压供油后，非但节电节油，并且由于燃烧充分，烟囱里不再冒黑烟了；(2)锅炉的鼓风机和引风机采用变频调速后，非但由于燃烧充分，烟囱里不再冒黑烟，并且因为平均转速降低了，噪音也大为下降。6.8家电的变频调速6.8.1改用了三相电动机1.单相电动机的磁通与转矩2.单进三出变频器单相交流直流三相交流图653单进三出变频器6. 8.2其他好处1 .压缩机的起动与停止平稳了2 .空调温度稳定了3 .冰箱能够速冻了附录：宜昌市自动化研究所产品介绍产品名称主要用途与特点YAB制动单元开关器件由交流接触器的三个触点串联而成，便于用户