电气控制技术 第二版 电气控制技术 第11章.ppt

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1、第11章变频器应用实例本章导言通用变频器自20世纪80年代进入实际应用以来，主要以交流电动机的节能为主。但是进入90年代后，通用变频器得到了迅猛发展。通用变频器的应用主要有两个方面:一方面是为了节能需要而进行的变频器的应用;另一方面是为了满足生产工艺的要求而进行的变频器的应用。目前通用变频器已经在机械、冶金、石化、医药、造纸等行业得到了广泛应用。11.1变频器在中央空调中的应用11.1.1中央空调概述随着社会的发展，中央空调应用的场合越来越广。例如:为保证产品质量，纺织厂要求有一定温湿度，纺线才不断;集成电路生产厂、医药厂、食品厂要有一定洁净度，才

2、能生产出合格的产品;公寓、写字楼、宾馆、大型商厦等为了提供舒适的工作环境，都采用了中央空调，集中供暖、供冷等。中央空调电动机一般为380V、15～55kW，由三相供电，也可单相输入、三相输出。作为建筑物重要的耗电设备，空调风机采用变频调速已是大势所趋。采用变转矩变频器，再加上温湿度传感器和微机闭环控制，即可满足空调的需要，且可节电30%～60%，又延长了空调机的寿命。而小型空调机数量大，应用面广，多为单相电动机驱动，故效率低，又笨重。而采用微型三相电动机，与相同功率单相电动机相比，体积和重量可减少30%～50%。11.1.2中央空调系统的系统构成及

3、工作原理1.中央空调系统构成中央空调应用越来越广泛，而使用变频器构成的空调系统由于功能丰富、操作简便、能耗小、成本低，越来越受到用户的关注。集中制冷、集中通风，压力温度双变量控制使以变频器为核心的控制系统发挥出特殊的优越性。系统框图如图11-1所示。中央空调主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统、散热水塔、冷却风机、温度传感器等组成。图11-1中央空调的系统框图（1）制冷机制冷机是中央空调的“制冷源”，循环水由制冷机进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。（2）冷冻水循环系统冷冻水循环系统由冷冻泵和冷水管组成，使房间内的温度下降。

4、（3）冷却水循环系统冷却水循环系统由冷却泵、冷却管和冷却塔组成。（4）室内风机室内风机有两种情况:①室内风机。安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换。②冷却塔风机。用于降低冷却塔中的水温，把“回水”带回的热量加速散发到大气中去。（5）温度传感器温度传感器通常使用热电阻，如Ptl00等。图11-2中央空调工作原理图2.中央空调的工作原理制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送到蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂

5、在冷凝器中释放出热量，与冷却循环水进行热交换，由冷却水泵将带来热量的冷却水带到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。其工作原理图如图11-2所示。11.1.3中央空调的节能运行中央空调系统大量使用的这些水泵及风机，都是平方转矩负载，由水泵及风机的工作原理可知，水泵的流量与水泵的转速（电动机的转速）成正比，水泵的扬程与水泵的转速的平方成正比，水泵的轴功率等于流量与扬程的乘积，故水泵的轴功率与水泵的转速的三次方成正比。即变频器能根据冷冻水泵和冷却水泵的负载变化来调整水泵电动机的转速，在满足中央空调系统正常工作

6、的情况下使冷冻水泵和冷却水泵做出相应调节，以达到节能目的。水泵电动机转速下降，电动机从电网吸收的电能就会大大减少。减少的功耗ΔP=P0［1-（N1/N0）3］减少的流量ΔQ=Q0［1-（N1/N0）］式中N1———变频器的转速;N0———电动机原来的转速;P0———原电动机转速下的电动机消耗功率;Q0———原电动机转速下所产生的水泵流量。由上式可以看出流量的减少与转速减少的一次方成正比，但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比。例如:假设原流量为100个单位，耗能也为100个单位，如果转速降低10个单位，则ΔQ=Q0［1-（N1/N0）］=100［1

7、-（90/100）］=10可得出流量改变了10个单位，而ΔΔP=P0［1-（N1/N0）3］=100［1-（90/100）3］=27.1可以得出，功率将减少27.1个单位，即比原来减少27.1%。因此，空调设备中循环水的冷却泵和冷冻泵均是按设计工况的最大制冷量来考虑的。绝大多数的时间在低负荷情况下工作。使用变频器进行驱动，大约有30%～50%的节电功效。再因变频器是软启动方式，采用变频器控制电动机后，电动机在启动时及运转过程中均无冲击电流，而冲击电流是影响接触器、电动机使用寿命最主要最直接的因素，同时采用变频器控制电动机后还可避免水锤现象，因此可大

8、大延长电动机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。节能运行的实施方法:（1）针对一天中的时间和四季不同制定运行规