變頻調(diào)速節(jié)能量的計算方法
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據(jù)統(tǒng)計，全世界的用電量中約有60%是通過電動機來消耗的。由于考慮起動、過載、安全系統(tǒng)等原因，高效的電動機經(jīng)常在低效狀態(tài)下運行，采用變頻器對交流異步電動機進行調(diào)速控制，可使電動機重新回到高效的運行狀態(tài)，這樣可節(jié)省大量的電能。生產(chǎn)機械中電動機的負載種類千差萬別，為便于分析研究，將負載分為平方轉(zhuǎn)矩p恒轉(zhuǎn)矩和恒功率等幾類機械特性，本文僅對平方轉(zhuǎn)矩p恒轉(zhuǎn)矩負載的節(jié)能進行估算。所謂估算，即在變頻器投運前，對使用了變頻器后的節(jié)能效果進行的計算預測。變頻器一旦投運后，用電工儀表測量系統(tǒng)的節(jié)能量更為準確?，F(xiàn)假定，電動機系統(tǒng)在使用變頻器調(diào)速前后的功率因數(shù)基本相同，且變頻器的效率為95%。
在設(shè)計過程中過多考慮建設(shè)前，后長期工藝要求的差異，使裕量過大。如火電設(shè)計規(guī)程SDJ-79規(guī)定，燃煤鍋爐的鼓風機,引風機的風量裕度分別為5%和5～10%，風壓裕度為10%和10%～15%，設(shè)計過程中很難計算管網(wǎng)的阻力，并考慮長期運行過程中可能發(fā)生的各種問題，通?？偘严到y(tǒng)的最大風量和風壓裕量作為選型的依據(jù)，但風機的系列是有限的，往往選不到合適的風機型號就往上靠，大20%～30%的比較常見。生產(chǎn)中實際操作時，對于離心風機p泵類負載常用閥門、擋板進行節(jié)流調(diào)節(jié)，則增加了管路系統(tǒng)的阻尼，造成電能的浪費；對于恒轉(zhuǎn)矩負載常用電磁調(diào)速器p液力耦合器進行調(diào)節(jié)，這兩種調(diào)速方式效率較低，而且，轉(zhuǎn)速越低，效率也越低。由于電機的電流的大小隨負載的輕重而改變,也即電機消耗的功率也是隨負載的大小而改變，因此要想精確地計算系統(tǒng)的節(jié)能是困難的，在一定程度上影響了變頻調(diào)速節(jié)能的實施。本文介紹用以下的公式來進行節(jié)能的估算。
二、節(jié)能的估算
1、風機、泵類平方轉(zhuǎn)矩負載的變頻調(diào)速節(jié)能風機、泵類通用設(shè)備的用電占電動機用電的50%左右,那就意味著占全國用電量的30%。采用電動機變頻調(diào)速來調(diào)節(jié)流量，比用擋板p閥門之類來調(diào)節(jié)，可節(jié)電20%～50%，如果平均按30%計算，節(jié)省的電量為全國總用電量的9%，這將產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。生產(chǎn)中，對風機p水泵常用閥門、擋板進行節(jié)流調(diào)節(jié)，增加了管路的阻尼，電機仍舊以額定速度運行，這時能量消耗較大。如果用變頻器對風機p泵類設(shè)備進行調(diào)速控制，不需要再用閥門、擋板進行節(jié)流調(diào)節(jié)，將閥門、擋板開到最大，管路阻尼最小，能耗也大為減少。節(jié)能量可用GB12497《三相異步電動機經(jīng)濟運行》強制性國家標準實施監(jiān)督指南中的計算公式，即：
也應先計算原系統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)時消耗的電能，再與系統(tǒng)變頻調(diào)速后消耗的電能相減，這不正好是（2）式分子的表示式。因此，要準確地計算節(jié)能，還需使用（1）式計算系統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)時消耗的電能。
2、恒轉(zhuǎn)矩類負載的調(diào)速節(jié)能
恒轉(zhuǎn)矩負載變頻調(diào)速一般都用于滿足工藝需要的調(diào)速，不用變頻調(diào)速就得采用其他方式調(diào)速，如調(diào)壓調(diào)速p電磁調(diào)速p繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速等。由于這些調(diào)速是耗能的低效調(diào)速方式，使用高效調(diào)速方式的變頻調(diào)速后，可節(jié)省因調(diào)速消耗的轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能率也是很可觀的。
3、電磁調(diào)速系統(tǒng)
電磁調(diào)速系統(tǒng)由鼠籠異步電機、轉(zhuǎn)差離合器、測速電機和控制裝置組成，通過改變轉(zhuǎn)差離合器的激磁電流來實現(xiàn)調(diào)速。轉(zhuǎn)差離合器的本身的損耗是由主動部分的風阻磨擦損耗及從動部分的機械磨擦損所產(chǎn)生的。如果考慮這些損耗與轉(zhuǎn)差離合器的激磁功率相平衡，且忽略不計的話，轉(zhuǎn)差離合器的輸入輸出功率可由下式計算：
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