中央空调变频调速系统

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1、引言中央空调系统满足了人们对生产生活的要求，但同时也带来了消耗能源过多的问题，节能问题亟待解决。本文从中央空调工作原理的简单介绍、变频调速系统在中央空调系统中的利用以及所用的变频调速的控制方法三个方面对现在中央空调中的变频调速系统进行简单分析，以深化对交流调速技术的认识，更好地运用到将来的学习生活中。一.中央空调系统的组成如图1所示，中央空调系统主要由主机制冷系统、冷冻水循环系统、冷却水循环系统等组成。主机制冷系统是中央空调系统的心脏——“致冷源”，由冷冻主机、压缩机、蒸发器和冷凝器组成。在蒸发器里，制冷剂和冷冻水发生热量交换，将冷冻水降温制冷，制冷剂吸收热量后

2、蒸发；在冷凝器里，蒸发后的制冷剂和冷却水发生热量交换，制冷剂释放出热量，被冷却水带走。冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻主机流出的冷冻水(出水)，由冷冻泵加压送入冷冻水管道，送到各风机风口的冷却盘管中，由盘管风机吹送冷风带走房间内的热量，达到冷却空气的目的。同时，吸收热量后温度升高的冷冻水(回水)，再流回冷冻主机。冷却水循环系统由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷却泵将吸收热量后温度升高的冷却水(出水)压人冷却塔中，由冷却塔风机对其进行喷淋冷却，与大气进行热交换，再将降温了的冷却水(回水)送回到冷冻机组的冷凝器中，去吸收制冷剂放出的热量，使冷冻主机降

3、温。回水的温度高于出水的温度，形成了温差J。在变频技术用于中央空调控制系统之前，中央空调系统的控制方法存在以下问题：1.冷却水系统的不足从设计角度考虑,冷却水泵电机的容量是按照最大换热量即环境气温最高,且所有场所的空调都开足的情况下,在取一定的安全系数来确定的。而通常情况下,由于季节和昼夜温差的变化以及开机数目的不足,实际换热量远小于设计值,因此,电机容量远大于实际负荷。在从冷却水流量来考虑,冷却水的作用是要及时将冷凝器中的热量带走以保证制冷机能正常工作。从节能的角度看,只要能保证制冷机正常工作,冷却水的流量越小,所做的无用功就越少,节能也就越明显。根据流量公式

4、Q=SV,过去由于转速不能调,只能通过调节节流阀来改变管道横切面积S的方式来调节流量Q,节流阀的存在对水流产生阻力,从而产生节能损耗,并且会引起机械振动和产生噪音。冷却水是用冷却水泵将其送到冷却搭中去的,由冷却塔风扇对其进行喷淋冷却,与大气进行热交换,将热量散发到大气中去,这样会对中央空调系统周围的环境造成热岛效应。2.冷冻水系统的不足冷冻水泵的作用是将经制冷机降温的冷冻水通过输送管道送到中央空调的各出风口处的风机盘管组件中,对环境起降温作用,冷冻水的流量与冷冻水泵的转速成正比,当冷拣水泵转速高时,冷冻水的流量大,流速也快。因此,当冷冻水流过风机盘管组件时,还没

5、有充分的时间将所携冷量全部释放完,就又返回到制冷机去了,因此冷冻水泵电机做了很多无用功,这些都是不必要的能耗。若能够调节冷冻水泵电机的转速,根据实际热负荷的大小来调节冷冻水的流量实际上是调节交换冷量的大小和流速,以便让冷冻水在风机盘管组件中有充分的时间释放与热负荷大小相当的冷量,冷冻水泵电机的功耗可大大降低。3.水泵频繁开启的不足通过水泵开启台数的控制,造成电机起停频繁,对设备长期安全运行带来不利影响,起动电流通常为额定值的5倍左右,电机在如此大的电流冲击下,进行频繁的起停,对电机、接触器触点、空气形状触点产生电弧冲击,也会给电网带来一定冲击,起动时带来的机械冲

6、击和停止时的承重现象也会对机械传动、轴承、阀门等造成疲劳损伤。根据交流电机的特性,要实现连续平滑的速度调节,最佳的方法就是采用变频调速技术。二.变频调速技术在中央空调系统中的应用1.变频调速原理由异步电动机的转速公式:n=60f(1-s)/p=n0(1-s)(2-1)式中，n为电动机转速;f为电动机定子的供电频率;s为转差率;p为电动机定子绕组极对数;n0为旋转磁场的同步转速。由式(2-1)可知，当转差率变化不大时，n基本上正比于f，所以改变供电电源频率f，即可调节异步电动机的转速。这种调速方法，可以获得很大的调速范围，很好的调速平滑性和相对稳定性。(1)变频调

7、速的基本控制方式在进行异步电机调速时，希望保持电机中每极磁通量。m为额定量不变。如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，也不能产生足够的电磁力矩，影响电机的加减速时的快速性;如果增大磁通，又会使铁心饱和，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。三相异步电机定子每相电动势的有效值是:Eg=4.44f1N1KN1Φm(2-2)式中，f为定子频率;N1为定子每相绕组串联匝数;KN1为基波绕组系数;Φm为每极气隙磁通量。由式（2-2）可知，N1,KN1,是常数，只要控制好Eg和f1,便可达到控制磁通Φm的目的。对此，需要考虑基频(额定频率)以下和基频以上两种

8、情况。(2)基频以下调速