三相异步电动机变频调速控制及其节能
- 格式:doc
- 大小:33.00 KB
- 文档页数:8
三相异步电动机的变频调速一、三相异步电动机的调速关系式:n=n0(1-s)=60f 1(1-s)/p 改变转速有以下几种方法:1、改变电动机的极对数P2、改变电动机的转差率S3、改变电动机的电源频率F1二、异步电动机的调速特性:1、变极调速优点:调速方法简单,机械特性较硬缺点:调速平滑性差,转速成倍变化,不能完成无极调速2、调转差率调速(1)笼型电动机定子调压法和电磁调速法优点:变速方便,可以完成无极调速缺点:机械特性较软(2)绕线转子异步电动机的转子回路串电阻缺点:不能完成无极调速,浪费电能3、变频调速(1)、基频以下恒磁通(恒转矩)变频调速1)为什么要恒磁通变频调速?2)怎样才能做到变频调速时磁通恒定由每极磁通φ=E1/4.44N1F1,可知,磁通φ的值由 E 和 F 共同决定,对 E 和 F 进行适当控制,就可以使磁通保持额定值不变。
(2)基频以上恒功率(恒电压)变频调速由每极磁通φ =E1/4.44N 1F1,可知,要使电压恒定不变,主磁通φ随 F 的上升而应减小。
总结:随着转速的提高,要使电压恒定,磁通就自然下降,当转子电流不变时,其电磁转矩就会减小,而电磁功率却保持恒定。
变频器的操作一、变频器的接线1、主回路接线R、R、T:接交流三相电流U、V、W:接三相异步电动机2、控制回路的接线(1)正转起动信号:STL(2)反转起动信号:STR(3)起动自保持选择信号:STOP(4)输入信号中具有功能设定的有:RL、RM、RH、RT、AU 、JOG、CS二、操作面板1、操作面板的名称和功能上半部分为显示器,下半部分为各种按键。
MODE :可用于选择操作模式或设定模式SET:用于确定频率和参数的设定三、应用实例1、全部清除答:1)设定pr.79=1或0 PU 操作模式下,2)按MODE 键至“帮助模式”3)按▲键至“全部清除” (ALLC )4)按SET 出现“ 0”,按▲键将“ 0”改为“ 1”5)按SET 键 1.5s 即可2、运行操作方式的选择(1)PU 运行操作方式:设置电动机以48HZ 运行并操作答:设置:1)设定pr.79=1 PU 操作模式下2)按MODE 键至“频率设定模式”3)按▲键改变设定值4)按SET 键 1.5s 即可操作:1)开始:按FWD 或REV 键(电动机起动,自动地变为监视模式,显示输出频率)2)停止:按STOP 键(2)外部运行操作方式:设置电动机以50HZ 运行1)开关操作运行答:1、设定pr.79=2 外部操作模式下2、将起动开关STF 或STR 处于NO,电动机即运行3、调节电位器可对电动机进行加速、减速控制2)点动运行答:1、设定pr.79=2 外部操作模式下2、设定“点动频率” pr.15 为5HZ3、设定“点动加/减速时间pr.16 为3S4、接通“ JOG”或“ STR”进行正反转点动运行3)组合运行操作方式1)组合操作模式1(运行频率由PU 设定,起动信号由外部输入)答:设定pr.79=3 组合操作模式下完成2)组合操作模式 2 (运行频率由外部输入设定,起动信号PU 设定)答:设定pr.79=4 组合操作模式下完成pr.79 的参数设置pr.79=0 PU 或外部操作可切换pr.79=1 PU 操作模式(起动信号和运行频率均由PU 面板设定)pr.79=2 外部操作模式(起动信号和运行频率均由外部输入)pr.79=3 外部/PU 组合操作模式 1(运行频率由PU 设定,起动信号由外部输入)pr.79=4 外部/PU 组合操作模式 2(运行频率由外部输入设定,起动信号PU 设定)pr.79=5 程序运行模式3、输出频率跳变跳变:电气频率与机械频率发生共振,容易发生负载轻或没有负载及变频器跳闸现象在FR-A500 变频器上通过pr.31~ pr.32 pr.33~ pr.34 pr.35~ pr.36 设定 3 个跳变区域,跳变频率可以设定为各区域的上点或下点,pr.31 为频率跳变“ 1A” pr.33 为频率跳变“ 2A” pr.35 为频率跳变“ 3A”。
一、三相异步电动机变频调速原理由于电机转速〃与旋转磁场转速小接近,磁场转速小改变后,电机转速“也就随之变化,由公式小=普可知,改变电源频率八,可以调节磁场旋转,从而改变电机转速,这种方為为变频调速。
根据三相异步电动机的转速公式为n = 丄(1-5)= 771(1-5)P式中八为异步电动机的定子电压供电频率;"为异步电动机的极对数;s•为异步电动机的转差率。
所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。
异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统,由于调速时转差功率不变,在各种异步电动机调速系统中效率最高,同时性能最好,是交流调速系统的主要研究和发展方向。
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率八,可以改变同步转速”,从而改变转速。
如果频率八连续可调,则可平滑的调节转速,此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时,忽略定子阻抗压降时,定子每相电压为UgE\=4A4f\N\k” 如式中&为气隙磁通在定子每相中的感应电动势;门为定子电源频率;M为定子每相绕组匝数;也为基波绕组系数,伽为每极气隙磁通量。
如果改变频率八,且保持定子电源电压S不变,则气隙每极磁通加将增大, 会引起电动机铁芯磁路饱和,从而导致过大的励磁电流,严重时会因绕组过热而损坏电机,这是不允许的。
因此,降低电源频率「时,必须同时降低电源电压,已达到控制磁通伽的目的。
.1、基频以下变频调速为了防止磁路的饱和,当降低定子电源频率门时,保持+为常数,使气每极磁通加为常数,应使电压和频率按比例的配合调节。
这时,电动机的电磁转上式对$求导,即空=0 ,有最大转矩和临界转差率为S>n = -==: ------- 由上式可知:当于二常数时,在八较高时,即接近额7n2+(xi + /2)2f'定频率时,门幺g+*2),随着的降低,刀”减少的不多;当较低时,(M + X‘2)较小;八相对变大,则随着「的降低,几就减小了。
显然,当八降低时,最大转矩几不等于常数。
133管理及其他M anagement and other三相异步电动机变频调速控制方式及其节能原理丁 伟(山东南山东海氧化铝有限公司,山东 龙口 265706)摘 要:三相异步电动机在当前的工业企业中有着广泛的应用,是风机、泵类等设备最主要的动力驱动,本文结合三相异步电动机变频调速控制在恒压供水的应用方案的实际案例重点介绍了变频器控制风机、水泵的节能运行并分析了风机、水泵的负载特性讲述其节能原理和运行方式。
关键词:异步电机;变频;矢量控制;PID 中图分类号:TM343.2 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2019)05-0133-2收稿日期:2019-05作者简介:丁伟,男,生于1984年,汉族,助理工程师,山东乳山人,研究方向:电气设备管理。
变频调速优点众多,且随着电力控制系统的不断完善控制技术的不断发展,采用变频调速已经是当前工业自动化中最主要的控制方式了,变频器也在各种各样的机械设备和生产流程中得的极为广泛的应用。
由于三相异步电动机的缺点主要在于运行调速难度较大,所以变频器调速技术的发展尤其推动了具有结构简单、性能好、价格低的异步电动机的应用范围迅速的扩大。
在电力控制系统中变频器起着功率变换的作用,所以变频器为了的主要发展方向是控制系统更加的智能化、数字化变频器更加高频化,从业人员充分掌握变频技术的发展情况能够进一步的熟悉原理,完善变频技术的应用理论,确保变频调速系统方案具有最佳的性能指标。
1 V/F控制原理及其应用V/F 控制方式是指在变频器正常运行的调节范围内输出电压和输出频率的比值是固定的控制方式。
因为电机的工作原理决定了电机的极数是固定的且该极数数值不是连续的,所以难以通过改变极数值的方式调节电机的转速,同时调节频率可再供给电机,这种情况下电机的旋转速度就可以更为简单的进行调节,所以能够调节频率的变频器是调节电机转速的优选设备,一般而言220V(380V)50Hz 是电机的最大额定磁通,如果电机长时间的处于超额定运行会导致电机发热而不能正常运转。
异步电动机中变频调速技术的节能应用探究摘要针对现今变频调速技术在异步电动机中的大力应用,同时,结合当前低碳经济的重点推广,电动机的节能降耗运行也引起了各大企业的重视。
对此,通过全面分析影响运用变频调速技术的异步电动机进行节能的各个因素,有针对性的对其进行合理的改进,有效的增加企业的经济收益。
关键词异步电动机;变频调速;节能当前各种高科技的快速发展及普遍应用,催动了异步电动机的再次改革,节能应用已引起相关企业的高度重视,深入探究运用变频调速技术的异步电动机,全面掌握有效节能的各种因素以及进一步的改进手段,是各大企业创造最大经济利润的有力点。
1异步电动机耗能的因素所在通过对各大企业应用变频调速技术的异步电动机的具体调查探究,其主要的耗能因素在于:铜耗能;铁芯耗能;机械耗能;通风耗能;摩擦耗能等因素。
对此,根据引发异步电动机耗能的饮因素来讲,铜耗能与铁耗能难以通过改造对其进行适当的改变,只有机械耗能可适当的加以改造。
总体说来,级数越少的异步电动机,也即是转数越高,电动机的机械耗能越大,铜耗能相对越小;相应的,级数越多的异步电动机,也即是转数越低,电动机的铜耗能占得比重比机械耗能大得多。
对此,有效的减少异步电动机的机械耗能是真正降低电动机消耗能量的最佳解决措施。
2减少机械耗能的有力手段1)电机风扇需合理改造。
要调整电动机的风扇,怎样了解风扇的尺寸更加具有合理性,如何通过改变风扇尺寸进行节能,那么大家都要知道电动机是把电能转变成机械能的设备,在转换过程中都要产生损耗,那么肯定损耗是以热的形式出现,大家一定都知道是电能转变让电动机发热。
这样定子绕组有电流流过后产生铜损耗,经槽绝缘材料把热传导给定子铁芯,再由定子铁芯传给电机外壳散发到空间。
转子的热量是由转子铝耗及其摩擦产生的,它传给转子铁芯和内风扇表面,这样热能只有靠内风扇搅拌使热量散发在电机内空间,然后再传给定子铁芯、端盖、机座。
所以说,外风扇风量的大小、风扇所用材料、风机效率、风道设机等都是决定电动机的温度不能超过其绝缘材料等级所允许温度的关键。
三相异步电动机的变频调速方法一、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差,达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收,再利用产生附加的装置,把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式,串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式,多采用晶闸管串级调速,其特点为:1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上,效率较高;2、装置容量与调速范围成正比,投资省,适用于调速范围在额定转速 70%-90%的生产机械上;3、调速装置故障时可以切换至全速运行,避免停产;4、晶闸管串级调速功率因数偏低,谐波影响较大。
本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻,使电动机的转差率加大,电动机在较低的转速下运行。
串入的电阻越大,电动机的转速越低。
此方法设备简单,控制方便,但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。
属有级调速,机械特性较软。
二、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的,特点如下:1、具有较硬的机械特性,稳定性良好;2、无转差损耗,效率高;3、接线简单、控制方便、价格低;4、有级调速,级差较大,不能获得平滑调速;5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
三、变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。
其特点:1、效率高,调速过程中没有附加损耗;2、应用范围广,可用于笼型异步电动机;3、调速范围大,特性硬,精度高;4、技术复杂,造价高,维护检修困难。
一、三相异步电动机变频调速原理由于电机转速n 与旋转磁场转速1n 接近,磁场转速1n 改变后,电机转速n 也就随之变化,由公式1160f n p=可知,改变电源频率1f ,可以调节磁场旋转,从而改变电机转速,这种方法称为变频调速。
根据三相异步电动机的转速公式为()()116011f n s n s p=-=- 式中1f 为异步电动机的定子电压供电频率;p 为异步电动机的极对数;s 为异步电动机的转差率。
所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。
异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统,由于调速时转差功率不变,在各种异步电动机调速系统中效率最高,同时性能最好,是交流调速系统的主要研究和发展方向。
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率1f ,可以改变同步转速n ,从而改变转速。
如果频率1f 连续可调,则可平滑的调节转速,此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时,忽略定子阻抗压降时,定子每相电压为1111m 4.44m U E f N k φ≈=式中1E 为气隙磁通在定子每相中的感应电动势;1f 为定子电源频率;1N 为定子每相绕组匝数;m k 为基波绕组系数,m φ为每极气隙磁通量。
如果改变频率1f ,且保持定子电源电压1U 不变,则气隙每极磁通m φ将增大,会引起电动机铁芯磁路饱和,从而导致过大的励磁电流,严重时会因绕组过热而损坏电机,这是不允许的。
因此,降低电源频率1f 时,必须同时降低电源电压,已达到控制磁通m φ的目的。
.1、基频以下变频调速为了防止磁路的饱和,当降低定子电源频率1f 时,保持11U f 为常数,使气每极磁通m φ为常数,应使电压和频率按比例的配合调节。
这时,电动机的电磁转矩为()()2222111111212222*********p r r m pU f m U s s T f r r f r x x r x x s s ππ⎡⎤⎛⎫⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦''⎛⎫== ⎪''⎛⎫⎝⎭'+++'+++ ⎪⎝⎭ [1][8]上式对s求导,即0dTds=,有最大转矩和临界转差率为()()()221111122221111121111212222mm p UTf f r r x xf r r x xππ⎛⎫== ⎪⎝⎭''++++++()222112msr x x'='++由上式可知:当11Uf=常数时,在1f较高时,即接近额定频率时,()112r x x'+,随着1f的降低,m T减少的不多;当1f较低时,()12x x'+较小;1r相对变大,则随着1f的降低,m T就减小了。
三相异步电动机变频调速控制及其节能提要:本文分析了变频调速技术的控制方式原理,重点介绍了变频器控制风机、水泵的节能运行,首先分析风机、水泵的负载特性讲述其节能原理和运行方式,然后通过详细实例来分析变频器在恒压供水的应用方案极其产生的效益,特别是其显著的节能效果。
关键词:磁通量;矢量控制;PID一、研究背景和目的随着现代电力电子技术和控制技术的发展,变频调速技术已成为现实工业自动化的主要手段之一,在各种生产机械和生产线中得到了非常广泛的应用。
三相异步电动机运行性能好,结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,但其主要缺点是调速困难,所以变频器调速技术的发展使得三相异步电动机在电气传动界广泛应用。
变频器是运动控制系统中的功率变换器。
总的发展趋势是驱动的交流化,功率变换器的高频化,控制的数字化、智能化和网络化。
[1]为此,掌握变频调速技术特性是将变频技术应用到工程实践中的理论基础,同时也是保证构成的变频调速系统具有高性能比、最佳的性能指标的技术基础。
二、变频器对异步电动机的V/F控制1.V/f原理:三相异步的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。
由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。
由于该极数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。
另外,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备。
变频器运转时可调范围内输出电压和输出频率之比为固定不变的控制方式为V/F 控制方式。
2.V/F控制方式的应用一般情况下,感应电机三额定当中,220V(380V)50Hz 时为最大磁通。
若超过此磁通量运转,很多场合励磁电流增加,使得电机过热而不能运转。
避免弱磁和磁饱和现象的产生。
V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的。
那么V/F控制时,频率下降时完全成比例地降低电压,那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变,将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。
三项异步电动机变频调速控制及其节能改造本文主要从三项异步电动机概述、三相笼型转子异步电动机的传统起动方式、三相异步电动机调速策略探讨、电动机节能注意事项等方面进行了阐述。
标签:三相异步电动机;调速;节能一、前言三项异步电动机在我国电网中应用非常广泛,技术也相对成熟,但是如何使其变频调速进行控制以及节能问题,都是需要进一步探讨与总结的重点问题。
二、三项异步电动机概述全国年总发电量的一半以上,耗能非常之高。
因此,加强和提高三相异步电动机的节能控制对我国电能的节约将会起到巨大的作用。
当电流在满负荷的情况下时,三相异步电动机的功效一般比较的高,可以达到85%左右。
但是,如果电流的负荷量下降的话,三相异步电动机的功效就会明显的降低。
因此,总的来说,三相异步电动机的功效还是比较低的。
如果我们通过对三相异步电动机节能控制,我们就会在这方面有所提高,从而提升电动机的运行效率,将会产生巨大的经济效益。
进行三相异步电动机的节能控制主要是从两方面的工作着手,首先就是要提升三相异步电动机的制造技术,而这方面如今已经取得了巨大的发展,另外一方面就是要做好电动机的运行控制技术,这才是我们进行电动机节能控制技术的关键。
三相异步电动机的功效是指三相异步电动机的输出功效同输入功效的比例,因此供电机的一部分电能是用来使电动机驱动的,即输入的功效,而另外一部分电能就会发生在三相异步电动机的自身损耗上,这就是我们所说的输出功效。
三相异步电动机的电能损耗主要是指电动机的铁和铜,而电动机的铜耗则是在电流通过电动机的铜线绕组时而产生的,相比之下,电动机的铁耗则是指电动机在运转的过程中,其定子和转子铁芯中产生的电流而发生的损耗,这主要是与电压有关。
电动机的损耗除了这两部分损耗外,还存在其他的损耗,但是这些损耗都比较小,可以忽略。
而三相异步电动机的节能原理就是在电压的负荷下降的时候,可以通过适当降低电源的电压的方法,从而减少电动机中铁耗,当电压下降的时候,相应的电流也会随之下降,这样也就降低了电动机中的铜耗,只有这样电动机的功效才会得到提高。
三相异步电动机变频调速控制及其节能摘要:本文分析了变频调速技术的控制方式原理,重点介绍了变频器控制风机、水泵的节能运行,首先分析风机、水泵的负载特性讲述其节能原理和运行方式,然后通过详细实例来分析变频器在恒压供水的应用方案极其产生的效益,特别是其显著的节能效果。
关键词:磁通量;矢量控制;pid一、研究背景和目的随着现代电力电子技术和控制技术的发展,变频调速技术已成为现实工业自动化的主要手段之一,在各种生产机械和生产线中得到了非常广泛的应用。
三相异步电动机运行性能好,结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,但其主要缺点是调速困难,所以变频器调速技术的发展使得三相异步电动机在电气传动界广泛应用。
变频器是运动控制系统中的功率变换器。
总的发展趋势是驱动的交流化,功率变换器的高频化,控制的数字化、智能化和网络化。
[1]为此,掌握变频调速技术特性是将变频技术应用到工程实践中的理论基础,同时也是保证构成的变频调速系统具有高性能比、最佳的性能指标的技术基础。
二、变频器对异步电动机的v/f控制1.v/f原理:三相异步的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。
由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。
由于该极数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。
另外,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备。
变频器运转时可调范围内输出电压和输出频率之比为固定不变的控制方式为v/f控制方式。
2.v/f控制方式的应用一般情况下,感应电机三额定当中,220v(380v)50hz 时为最大磁通。
若超过此磁通量运转,很多场合励磁电流增加,使得电机过热而不能运转。
避免弱磁和磁饱和现象的产生。
v与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的。
那么v/f控制时,频率下降时完全成比例地降低电压,那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变,将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。
因此,在低频时给定v/f 要使输出电压提高一些以便获得一定地起动转矩这种补偿称增强起动。
适当提高u/f比,使ku>kf,从而使转矩得到补偿,提高电动机在低速时的带负载能力。
如图中之曲线②所示(曲线①是ku=kf的u/f线)。
[2]三、变频器对异步电动机的矢量控制1.变频器的矢量控制原理电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量(如励磁分量)。
对于调节频率的给定信号,分解成磁场电流i*m和转矩电流i*t,并且假想地看作是两个旋转着的直流磁场的信号。
当给定信号改变时,也和直流电动机一样,只改变其中一个信号,从而使异步电动机的调速控制具有和直流电动机类似的特点,从而得到与直流电动机类似的硬机械特性。
2.矢量控制的分类及优点矢量控制分为频率控制和转速控制,频率控制相当于是不带编码器的矢量控制,而转速控制是带编码器的矢量控制。
频率控制:根据测量到的电流、电压和磁通等数据,计算出当前的转速,并进行必要的修正,从而在不同频率下运行时,得到较硬机械特性的控制模式。
由于计算量较大,故动态响应能力比转速控制稍差。
转速控制:在电动机输出轴上增加转速反馈环节。
由于转速大小直接由速度传感器测量得到,既准确、又迅速。
与频率控制相比,具有机械特性更硬、频率调节范围更大、动态响应能力强等优点。
3.矢量控制的应用河北钢铁集团承德钢铁公司150吨炼钢厂的转炉倾动和氧枪设备就是采用西门子的6se70系列变频器进行矢量控制,从而达到生产的要求。
转炉倾动系统是4台变频器各控制一台132kw电机实行一主三从的同步控制。
可以任意选择一台为主电机,主电机给从电机发出转矩控制量。
150吨炼钢厂刚投产时转炉倾动系统使用的是无pg的矢量控制,发现转炉在旋转时有“磕头”现象,一是给定输出精度低,动态响应差。
二是制动抱闸的时间不配备。
经过改进把p100=4有pg的矢量控制,p130=12有测速码盘回馈,再经过pi微调满足了快节奏的生产需要。
氧枪系统正常运行时也是用有pg的矢量控制,但如果测速码盘有故障的话可以迅速切换到无pg的矢量控制方式。
实际是切换变频器参数组的方法实现其功能:bds数据组切换是通过p590(控制字2第30位)fds数据组切换是通过p567和p577(控制字2第16,17位)mds数据组切换是通过p578和p579(控制字2第18,19位)。
四、变频控制风机、水泵的节能运行1.风机、水泵的负载特性:电力拖动系统的稳定工作情况,取决于电动机和负载的机械特性。
常见的负载有恒转矩负载、恒功率负载、二次方根负载以及负负载、冲击负载等等。
不同的负载,不同的工作方式,变频器带负载的能力是不同的,变频器最典型的应用就是节能运行,其中以风机、水泵类机械的转速控制为中心,实践表明节能可达70%以上。
2.节能原理和运行分析风机、水泵的最大特点是轴功率与转速的立方成正比,因此,将过去的电动机以定速运转,用挡板阀门调节风水量的方法,改用根据所需的风水量调节转速就可以获得节能效果。
例如电动机以定速运转,调节风机风量的典型方法是采用挡板控制,挡板是一个圆板状盖子,与圆筒状的风道轴方向成直角安装,改变其开度则风阻变化,从而调节风量。
当出口挡板控制时,当挡板关则增加风阻,因而不能广泛调节风量。
与挡板控制相比,转速控制的节电效果非常明显。
采用u/f控制方式的变频器在输出某一频率,负载一定时,存在着一个最佳工作点。
负载变化时,最佳工作点也转移。
针对这一特点,大部分变频器设置了节能运行的功能。
选择此功能,变频器能够自动搜索最佳工作点,使电动机总是在最佳工作点上运行,从而实现节能的目的。
[3]3.节能运行实例变频器的节能运行是从泵、风机等大容量机械开始的,而且不断推广目前,家用空调压缩机也已采用该技术。
(1)在泵类机械中的应用由于使用泵的目的不同,所以对泵的控制方式也不一样,主要有流量控制、压力控制、水平控制等。
流量控制和压力控制的主要应用是自来水、工业用水等取水导入泵,各种工艺过程用泵。
水平控制主要是给水和配水的应用。
恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。
用变频器调速来实现恒压供水与调节阀门来实现恒压供水相比较节能效果十分显著。
变频器恒压供水简易控制系统应用某小区高层楼宇供水管网中,系统利用变频器内部的pid功能实现了工业过程的闭环控制。
系统通过安装在出水总管上的压力传感器,实时将压力信号转换为4-20ma,并输入至变频器反馈端子上,由变频器将其用户设定的压力值(一般为0.4mpa)进行比较,并通过变频器内置pid运算将结果转换为频率信号调整水泵电机的电源频率,从而控制水泵转速,使总管网压力稳定在0.4mpa左右。
由1台变频器控制3台水泵,正常时一号水泵工作。
当一号水泵工作在最高频率上限时,而管网压力小于0.35mpa达s时,表明一号水泵不能满足用户所需的水量。
这时系统发出指令,一号水泵转入工频运行,变频器控制二号水泵软起动,使二号水泵进入变频运行状态。
同理,需要水量较大时一号、二号水泵在工频运行,变频器软起动三号水泵,进行pid 调节以保证供水系统所需的供水压力。
当用水量减少时,总管网压力升高到0.45mpa,变频器内部pid控制器输出频率降低,三号泵的转速逐渐降至20hz达20s,系统发出推出一号泵运行指令,同理,用水量继续减少时,供水系统推出二号泵的运行指令。
当深夜基本不用水时,管网压力恒定在0.45mpa,变频器频率降至20hz达1分钟,变频器可停止工作,进入低水量睡眠状态。
这对降低噪声和节能都具有非常大的作用。
其优点是:起动平稳,起动电流可限制在额定电流以内,从而避免了起动时对电网的冲击;由于泵的平均转速降低了,从而可延长泵和阀门等的使用寿命,消除水锤效应。
(2)在风扇、鼓风机等送风机中的应用送风机从工作原理上可分为涡轮式和容积式,与泵相同,其轴功率与转速的立方成正比,但它不像泵类机械那样,因扬程高低而产生损耗。
在这类调速系统中,只要改变变频器的运行模式,即可节约大量功率。
其模式主要有:连续低风量型,全风量变化型,低风量变化型,间接运转型。
实际表明,不同的电动机容量采用变频器控制时每年节约电量是不同的。
例如1.5kw风机,连续低风量型是1707kwh,全风量变化型320kwh,低风量变化型627kwh,间接运转型212kwh。
五、结束语变频调速控制系统的应用范围很广,如轧钢机、卷扬机、风机水泵等,不同的控制对象有其具体的控制要求。
为了达到目的,对于动态、静态指标要求较高的系统,在变频调速时要求利用速度反馈、电流反馈、张力反馈、位置反馈等,通过反馈组成一个控制策略优良的自调系统来改善系统的性能。
对于动态、静态指标要求不高的生产工艺系统,在变频调速控制系统中也有电流反馈、位置反馈等。
但是这些反馈都是开关量的,因此这些开关量通常用于变频调速控制系统的保护。
现代异步电动机的传动控制已不再局限于单一的调速控制要求,而更多的要求控制装置系统化、网络化,以获得更多的动态和静态性能。
参考文献:[1]电力拖动自动控制系统——运动控制系统/陈伯时.北京:机械工业出版社,2003.[2]变频器应用与维护技术/刘美俊编著.北京:中国电力出版社,2008.[3]变频器使用与维护技术问答/周支敏周继海纪爱华编著.北京:中国电力出版社,2008.。