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變頻節能技術在離心泵上應用
時間：2012/4/21 來源：浙（zhè）江香蕉视频网站江泵業有限公司
變（biàn）頻節能：
1、什麽是變（biàn）頻器？
變頻（pín）器是利用電力半導（dǎo）體器件的通斷作用將工頻電源（yuán）變換為（wéi）另一頻率的電能控（kòng）製（zhì）裝置。 2、PWM和PAM的不同點是什麽？ PWM是英文Pulse Width Modulation(脈衝寬度調（diào）製)縮寫，按一定規律改變脈衝列的脈衝寬度，以（yǐ）調（diào）節輸出量和波形的一種調值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈衝幅度調製) 縮寫，是按一定規律改變脈衝列的脈衝幅度，以調節輸出量值和波形的一種調製方式。 3、電壓型與電流型有什麽不同？ 變頻（pín）器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流（liú）變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是（shì）將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路（lù）濾波石電感。 4、為什麽變頻器的電壓與電流成比例的改變？ 電機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流（liú）之間相互作用（yòng）而產生的，在額定頻率下，如果電（diàn）壓一定而隻降低頻率，那（nà）麽磁通就過大，磁回（huí）路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓（yā）要成比例地改（gǎi）變，即改變頻率的同時控製變頻器輸出電壓，使電動機的磁通（tōng）保持一定，避免弱（ruò）磁（cí）和磁飽和現象的（de）產生。這種控製方式多用於風機、泵類節（jiē）能型變頻器。 5、電動（dòng）機使用工頻電源驅動時，電壓下降則（zé）電流增加（jiā）；對於變頻器驅動，如果頻率下降時電壓也下降，那麽電流是否增加？ 頻率（lǜ）下降（低速）時（shí）,如果輸出相同（tóng）的功率,則電（diàn）流增加,但在轉矩一定的條件（jiàn）下,電（diàn）流幾乎不變。 6、采用（yòng）變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉（zhuǎn）矩怎樣？ 采用變頻器運（yùn）轉，隨著（zhe）電機的（de）加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限製在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起（qǐ）動時，起動電流為6~7倍，因此，將（jiāng）產生機械電氣（qì）上的衝擊。采用變頻器傳動可以平滑（huá）地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩；對於帶有轉矩（jǔ）自動增（zēng）強功能的變頻器，起（qǐ）動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。 7、V/f模式是什麽意（yì）思？ 頻率下降時電壓V也成（chéng）比例下降，這個問題已在回（huí）答4說明。V與（yǔ）f的比例關係是考慮了（le）電（diàn）機特性而預先決定的，通常在控製器的存儲裝置（ROM）中（zhōng）存有幾種特性，可以用（yòng）開關或標度盤進行選擇 8、按比例地改V和f時，電機的轉矩如何變化？ 頻率下（xià）降時完全成比例地降低電壓，那麽由於交流（liú）阻抗變小而（ér）直流電阻不變，將造成（chéng）在低速下產生地轉矩有減小的（de）傾向。因此，在低頻（pín）時給定V/f,要使（shǐ）輸出電（diàn）壓提高一些（xiē）,以便獲得一定地（dì）起動轉矩（jǔ）,這種（zhǒng）補償稱增強起（qǐ）動。可以采用各種（zhǒng）方法實現,有自（zì）動進行的方法、選擇V/f模式或調（diào）整電位器等方法 9、在說明書上（shàng）寫著變速範圍60~6Hz，即10：1，那麽在6Hz以下就沒有（yǒu）輸（shū）出功率嗎？ 在6Hz以下仍可輸出功率，但根據電機溫升和起動轉矩（jǔ）的大小等條件（jiàn），低使用頻率取6Hz左右，此時電動機可輸出額定（dìng）轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。變頻（pín）器實際輸出頻率（起動頻率）根據機種為0.5~3Hz. 10、對於一般電機的組合是在（zài）60Hz以上也要求轉矩一定，是否可以？ 通（tōng）常情況下時不可以的。在60Hz以上（shàng）（也有50Hz以上的模（mó）式）電壓不變，大（dà）體為（wéi）恒功率特（tè）性，在（zài） 高速下要求相同轉（zhuǎn）矩（jǔ）時（shí），必須注意電機與（yǔ）變頻器容量的選擇（zé）。 11、所謂開環是什麽意思？ 給所使用的電機裝置設速度檢出器（PG），將實際（jì）轉速反饋（kuì）給控製裝置（zhì）進行控製的，稱為“閉環 ”，不用PG運轉（zhuǎn）的就叫作“開環”。通用變頻器多為開環方式，也有的機（jī）種利用選件（jiàn）可進行PG反（fǎn）饋. 12、實際轉速對於（yú）給定速度有偏差時如何（hé）辦？ 開環時，變頻器即使輸出（chū）給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的（de）轉速在額定轉差率的範圍內（1%~5%）變（biàn）動。對於要（yào）求調速精度比較高，即使負載變動也要（yào）求在近於給定速度下運轉的（de）場合，可采用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。 13、如果用帶有PG的電機，進行反饋（kuì）後速度精度能提高嗎？ 具有（yǒu）PG反饋功能（néng）的（de）變頻器，精度有（yǒu）提高。但速（sù）度精度的值取決於PG本身的精（jīng）度和變頻器輸出頻率的分辨率。 14、失速防止功能是什麽意思？ 如果給定的（de）加速時間過短，變頻器的輸出頻率變（biàn）化遠遠超過轉速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉停止，這（zhè）就叫作失速（sù）。為（wéi）了防止失速使電機繼續運轉，就要檢出電流的（de）大小進行（háng）頻率控製。當加速（sù）電流過大時適當放慢加速速率。減（jiǎn）速時也是如（rú）此。兩者結合起來就是失速功能。 15、有加速時間與減速（sù）時間可以分別給定的機種，和加減速（sù）時間共同給定（dìng）的機種，這有什麽意義？ 加減速可以（yǐ）分別給定（dìng）的機種，對於短（duǎn）時間加速、緩慢減速場合，或者對於小型機床需要嚴格給定生產節拍時（shí）間的場合是適宜的，但對於風（fēng）機傳動等場合，加減速時（shí）間都較長，加速時（shí）間和減速時間可以共同給定。 16、什麽是再生製動？ 電動機在（zài）運轉中如果降低指令頻率（lǜ），則電動機變為異（yì）步發電機狀態（tài）運（yùn）行，作為（wéi）製動器而工作，這就叫作再生（電氣）製動。 17、是否能得（dé）到更大的製（zhì）動力（lì）？ 從（cóng）電機再生出來的（de）能量貯積在（zài）變頻器的（de）濾波電容器中，由於電容（róng）器的容量（liàng）和耐壓的關係，通用變頻器的再生製動力約為額定轉矩（jǔ）的10%~20%。如采用選用件製動單元，可（kě）以達到50%~100%。 18、為什麽用（yòng）離合器連續（xù）負載時，變頻器的保護功（gōng）能就動作？ 用離合器連接負載時，在連接的瞬間，電（diàn）機從空載狀態（tài）向轉差率大的區域急（jí）劇（jù）變化，流過的大電（diàn）流導致變頻器過電流跳閘（zhá），不能（néng）運轉。 19、在同一工（gōng）廠內大型電機一起動，運轉中（zhōng）變頻器就停（tíng）止（zhǐ），這是（shì）為（wéi）什（shí）麽？ 電機起動時將流過（guò）和容（róng）量相對應的起動（dòng）電流，電機定子側的變壓器產生電壓降，電機容量大時此（cǐ）壓降影響也大，連接在同一變壓器（qì）上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時（shí）保護功能（IPE）動作（zuò），造成停止運轉（zhuǎn）。 20、什麽是變（biàn）頻（pín）分辨率？有（yǒu）什麽意義？ 對於數字控製的變頻器，即使頻（pín）率指令為模擬信號（hào），輸（shū）出頻率也是有級給定。這個級差的小單位（wèi）就稱為變頻分（fèn）辨率。 變頻分辨（biàn）率通常取（qǔ）值為0.015~0.5Hz.例如（rú），分辨率為（wéi）0.5Hz，那麽23Hz的上（shàng）麵可變為23.5、24.0 Hz，因此（cǐ）電機的動作（zuò）也是有級（jí）的跟隨。這樣對於（yú）像連續卷取控製的用途（tú）就（jiù）造成問題。在這種情況下，如果分辨率為0.015Hz左右，對於（yú）4級電（diàn）機1個級差為1r/min 以下，也可充（chōng）分適應。另外，有的機種（zhǒng）給定分辨率與輸出分辨率不相同。 21、裝（zhuāng）設變頻器時安裝方向是否有限製。 變頻器（qì）內部和背麵（miàn）的結構考慮了冷卻效果的，上下的（de）關係對通風（fēng）也是重要的，因此，對於單元型在盤內（nèi）、掛在牆上的都取縱向位，盡可能垂直安裝。 22、不采用軟起動，將（jiāng）電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是（shì）否可以？ 在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率（lǜ）高則同工頻電源（yuán）直接（jiē）起（qǐ）動的條件相近。將流過大的起動電流（6~7倍額定電流），由（yóu）於變頻器切斷過電（diàn）流，電機不（bú）能（néng）起動。 23、電機超過60Hz運轉時應注意什麽問題？ 超過60Hz運轉時應注意（yì）以下事項 (1)機（jī）械和裝置在該速下運轉要充分可能（機械強度、噪聲、振動等）。 （2） 電機進入恒功率輸出範圍，其輸出轉矩要能夠維持工作（風機、泵等軸輸出功率於速度的（de）立方成比例增加，所以轉速少許升高時也要注意）。 (3) 產生（shēng）軸承的壽命問題，要充分加以考慮。 （4） 對於中容量（liàng）以上的電機特別是2極電機，在60Hz以上運轉時（shí）要與廠家仔細商討。 24、變頻器（qì）可以傳動（dòng）齒輪電機嗎（ma）？ 根據減速機的結構（gòu）和潤滑方式不同，需要注意若幹問題。在齒輪的結（jié）構上通常可考慮70~80Hz為大極限，采用油潤滑時，在低速下連續運轉（zhuǎn）關係到齒輪的損壞等。 25、變頻器能（néng）用來驅動單相（xiàng）電機嗎？可以使用單相（xiàng）電源嗎？ 機基本上不能用。對於調速器開關起動式（shì）的（de）單相電機，在工作點以下的調速範圍時（shí）將燒毀 輔助繞組；對於電容起動或電容運轉方（fāng）式的（de），將誘發（fā）電容器爆炸。變頻器的（de）電源通常（cháng）為3相，但對於小（xiǎo）容量的，也有用單相電源運轉的機種。 26、變頻器本身消耗的功率有多（duō）少？ 它與變頻器（qì）的機種（zhǒng）、運行狀態、使用頻率等有關，但要回答很困難。不過在60Hz以下（xià）的變頻器效率大（dà）約為（wéi）94%~96%，據此可推算損耗，但內藏再生製動式（FR-K）變頻器，如果把製動時的損耗（hào）也考慮進（jìn）去，功率消耗（hào）將變大（dà），對於操作盤設計等必須注意。 27、為什麽不能在6~60Hz全區域（yù）連續運轉使用？ 一般（bān）電機利（lì）用裝（zhuāng）在軸上的外扇或轉子端環上的（de）葉片進行冷卻，若速度降（jiàng）低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉（zhuǎn）相同（tóng）的發熱，必須降低在低速下的負載轉矩，或采用容量大的（de）變頻器與電機（jī）組合，或采用專用電機。 28、使用帶製動器的電機時應注（zhù）意什（shí）麽？ 製動器勵（lì）磁回路電源應取（qǔ）自變頻器的輸（shū）入側。如果變頻器正在（zài）輸出功率（lǜ）時製動（dòng）器動作（zuò），將（jiāng）造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出後再使（shǐ）製動器動作。 29、想用變（biàn）頻（pín）器傳動帶有改善功率因數用電容器的電機，電機卻不動，清說明原因 變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器，由於其充電電流造成變頻（pín）器（qì）過電流(OCT),所以不能起動，作為對策，請將電容器拆（chāi）除後運轉，甚至改善功率因數，在變頻器的輸入側接入AC電抗（kàng）器（qì）是有效的。 30、變（biàn）頻器的壽命有多久？ 變頻器雖為靜止裝（zhuāng）置（zhì），但也有像濾波電容器、冷（lěng）卻風扇那樣的消耗器件，如果對它們（men）進（jìn）行定期的維護，可（kě）望有10年以上的壽命。 31、變頻器內藏有冷卻風扇，風的方向如（rú）何？風扇若是壞了會怎樣？ 對於小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種，風的方（fāng）向（xiàng）是從下向上，所以裝設變頻器的地方，上（shàng）、下部不要放置（zhì）妨礙吸、排氣的機械器材。還有，變頻器上方（fāng）不要放置怕熱（rè）的零件等。風扇發（fā）生故障時，由（yóu）電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護 32、裝設變頻器時安（ān）裝方向是否有限製。 應基本收（shōu）藏在盤內，問題（tí）是采用全封閉結構的盤外（wài）形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有： （1）盤的設計要針對實際裝置所需（xū）要的散熱； （2）利用鋁散熱片（piàn）、翼片冷卻（què）劑等增加冷卻麵積； （3） 采用熱導管。 此外，已開發出變頻器背（bèi）麵可以外露的（de）型式。 33、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運（yùn）轉，變頻器的容量（liàng）該怎樣選擇？ 設基準速度（dù）為50Hz,50Hz以上（shàng）為（wéi）恒功率輸出特性。像（xiàng）輸（shū）送帶這樣的恒轉矩特性負載增速時，容量（liàng） 需要增大為80/50≈1.6倍。電機容量也像變（biàn）頻器一樣增（zēng）大 變頻調速節能裝置（zhì）的節能（néng）原理 1、變頻節（jiē）能 由（yóu）流體力（lì）學可知，P（功率）=Q（流量）╳ H（壓力），流量Q與轉（zhuǎn）速N的一次方成正比，壓力H與轉速N的平方成正比，功率P與轉（zhuǎn）速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調節流量下降時（shí），轉速N可成（chéng）比例（lì）的下降，而此時軸輸出功（gōng）率P成立方關係（xì）下降。即水（shuǐ）泵電機的耗電功率與轉速近似成立（lì）方（fāng）比的關係。例如：一台水泵電（diàn）機功率（lǜ）為55KW，當轉速下降到原轉速的4/5時，其耗電量（liàng）為28.16KW，省電48.8%，當轉速下降到原轉速的1/2時（shí），其耗電量為6.875KW，省電87.5%. 2、功率因數補償節（jiē）能（néng） 無功功率不但增加線損和設備的發熱，更主要的（de）是功率因數的降低導致電網（wǎng）有（yǒu）功功率的降低，大（dà）量（liàng）的無功電（diàn）能消耗在線路當中，設備（bèi）使用效率低下，浪費（fèi）嚴重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其（qí）中S－視（shì）在功率（lǜ），P－有功功率，Q－無功功率，COSФ－功率因數（shù），可知COSФ越大，有功功率（lǜ）P越大，普通水泵電機的功（gōng）率（lǜ）因數在0.6-0.7之間（jiān），使用變頻調速裝置後，由於變頻器內部濾波電容的作用，COSФ≈1，從而減少了無功損耗，增加了電網的有功功率。 3、軟啟動節能 由於電機為直接啟動或Y/D啟動，啟動電流等於(4-7)倍額定電流，這樣會對機電設備和（hé）供電電網造成嚴重的（de）衝擊，而且還會對電（diàn）網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋（dǎng）板和閥門的（de）損害（hài）極大（dà），對（duì）設備（bèi）、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置後，利用變頻器的軟啟（qǐ）動功能將使啟動電流從零開始，大值也不超過（guò）額定電流，減輕了對電網的衝擊和對供電容量的要（yào）求，延長了設備和閥門的使用壽命。節（jiē）省了設備的維護費用（yòng）。 變頻器（qì）可以省電這是不可磨滅的事實，在（zài）某些情況下可以節電40%以上，但是某些情況還會比不接變頻器浪費！ 變頻器是通過輕負載降壓實現節能的，拖動轉距負（fù）載由於（yú）轉速沒有（yǒu）多大變（biàn）化，即便（biàn）是降低電壓，也不會很多，所以節能很（hěn）微弱，但是用在風機環境就不同了，當需要較小（xiǎo）的風量時刻，電機會降低速度，我們知道風機的耗能跟轉速的1.7次（cì）方成正比，所以電機的轉距會急劇下降，節（jiē）能效果明顯。如果我們用在油井上，就會因為在返（fǎn）程使用製動電（diàn）阻白白浪費很多電能（néng）反而更廢電。 當然，如（rú）果環境要求必須調速，變頻器節能效（xiào）果還是比較明顯的。不調速的場合變（biàn）頻器不會省電（diàn），隻能改善功率因數。 1、如果兩個一模一樣（yàng）的電機都工作在50HZ的工頻（pín）狀態下，一個使用變頻器，一個沒有，同時轉速和扭矩（jǔ）都在電機的額定狀態（tài）下，那麽變頻器還能（néng）省電嗎（ma）？能（néng）省多少呢？ 答：對於這種情況（kuàng），變頻器隻能改善功率因數，並不（bú）能節省電力。 2、如果這兩個電機（jī）的（de）扭矩沒有達到電機的額定（dìng）扭矩（jǔ）狀態（tài）下工作（頻率，轉速還（hái）是一樣50HZ），有變頻器的那個能省多少電？ 答：如果使用了自動節能運行，這個時刻變頻（pín）器能降壓運行，可以節省部分電能，但是節（jiē）電不明顯。 3、同樣的條件，空載（zǎi）狀態下能省多少，這三種狀態（tài）下哪個（gè）省的更多？文章（zhāng）提供：http://www.a-vested-interest.com/contents.asp?tid=943轉（zhuǎn）載請注明文章出處及文章完整性
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