变频调速器与节约能源、环境保护

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1、变频调速器与节约能源、环境保护变频调速器与节约能源、环境保护[摘要]本文综述交流电动机变频调速技术对节能、环保、制造业（产量和质量提升）、交通牵引及家用电器的重大贡献。1、变频调速交流电动机，特别是笼型异步电动机，具有体积小、重量轻、结构简单、维护方便、制造成本和运行费用低、能在恶劣环境下可靠运行等一系列优点。但是过去由于实现调速困难或者某些调速方式低效不够理想，因此，长期以来在调速的领域仍被直流调速占领，交流电动机的优点在调速传动中未能获得发挥。直到上世纪七十年代初，随着电力电子、微电子（集成电路）和微机技术的飞速发展，人们长期渴

2、望的变频调速器实现了工业化生产。1.1所谓变频调速器——它将三相工频（50Hz）交流电源（或任意电源）变换成三相电压可调、频率可调的交流电源，有时又将变频调速器称为变压变频装置VVVF。主要用于交流电动机（异步机或同步机）转速的调节。1.2一个交流电动机变频调速系统由变频调速器驱动器交流电动机和控制器三大部分组成。其中关键核心设备是变频调速器，由它来实现电动机电压和频率的平滑变化。1.3变频调速在调频范围、静态精度、动态品质、系统效率、完善的保护功能、容易实现自动控制和过程控制等诸方面是以往的调压调速、变极调速、串级调速、滑差调速和

3、液力耦合器调速等无法比拟的。它是公认的交流电动机最理想最有前途的调速方案，代表今后电气传动的发展方向。1.4近三十多年来变频调速已在钢铁、冶金、石油、化工、纺织、化纤、轻工、造纸、橡胶、塑料、电力、水务等行业中得到广泛应用。低压电动机变频调速应用已非常普及和成熟。高压电动机变频调速也正在被人们关注和逐步应用。交流电动机变频调速除了有卓越的调速性能之外，还有显著的节约电能和保护环境等重大作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。2、变频调速与风机水泵节能2.1电力供应与需求矛盾（供不应求）存在较大电力缺口，需要节电。根据有关部

4、门统计，2002年我国发电装机容量319亿kW，年发电量13466亿kWH。虽然电力规模列世界第二位，但人均用电量却为世界倒数位置。况且我国经济快速发展需求更多的电力。若按国民经济增长8%要求电力增长11%计算，到2010年我国发电容量应为5.7~6.0亿kW，年发电量达28000~29000亿kWH。2003年夏季持续高温造成部分省市电力供应紧张，被迫采取拉闸限电措施。由于电力网负担过重，造成局部电力系统不稳定现象。以上说明，我国电力供需不平衡，供小于求。因此，需要节约用电。2.2风机水泵变频调速节能效益2.2.1我国电动机总装机

5、容量达4.5亿kW，约消耗全国65%发电量。因此如何实现电动机节电就非常重要。一般电机节能有二个途径：一是提高电机本身效率达到长期高效运行，主要用于恒速机械；另一个是提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行。2.2.2风机水泵和压缩机是国民经济生产中量大面广的电动机驱动设备，总电机容量达1.5亿，用电量占全国发电量的35%左右，其中约20%~30%风机水泵·中国建材网-建材一点通·排名三甲，傲视同行需要调速。2.2.3变频调速是风机水泵节能的最佳方案。根据流体理论，离心式风机水泵的轴功率是转速的三次方函数关系。当转速降低后

6、，其消耗功率会大幅下降，例如50%转速时，轴机械功率仅为12.5%。当然不同，调速方案的效率相差很大，滑差后液力调速装置效率不高，η≈（1-S），在50%转速时，ηvs≈50%，而变频调速器效率，效率因数高，ηvvvF≈95%~98%，而且近似不变。所以在诸多调速方案中变频调速节能效益最佳，理应为首选方案。[举例]同一风机水泵，100%转速流量时，轴功率为100%；50%转速流量时，轴功率降为50%。若采用挡板，阀门控制到50%流量，仍需从电网吸入70-80%的功率；若采用滑差低效调速到50%，则需从电网吸入≈25%的功率；若采用变

7、频高效调速到50%流量，仅需从电网吸入10%功率。2.2.4风机水泵调节流量方法多种多样，各有特点，但归纳起来可分为三大类型：（1）传统的机械方法调节风机的挡板，导流器以及水泵的阀门开启度；（2）采用电磁转差离合器或液力耦合器调节风机水泵的转速（而电动机恒速运转）；（3）交流电动机变频调速方案。2.2.5当今更应该在大容量高压电动机驱动的风机水泵和压缩机上推广应用高压变频调速节能。理由很简单，在节电率百分比相同的情况下装机容量愈大，其绝对节电量也愈大。3．变频调速与环境保护：3.1电动机驱动是电能消耗的大户，在中国占全部用电量的60

8、%以上。过度的电力消耗使得煤炭和石油（天然气）燃料枯竭，同时由于CO2和NO2的大量排放，造成污染环境，破坏臭氧层，影响甚至危及人类的生存。人类不断地从对生存环境的破坏和对能源资源的浪费过程中接受了惨痛的教训，于是保护人类生存环境成为