变频器节能效率计算

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1、-概述在许多情况下,使用变频器的目的是调速,尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说,设计选型往往以最大工况来选。与实际的工况存在较大的可调整空间。在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制,节能效果非常明显。同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。1变频调速原理三相异步电动机转速公式为:60????=??(1-??)式中：n-电动机转速，r/min；f-电源频率，Hz；p-电动机对数s-转差率,从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变

2、参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。1.1变频工作原理异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz。电机定子绕组内部感应电动势为??1≈??1=4.44??1????11式中??-定子绕组感应电动势，V；1?1-气隙磁通，Wb；??-定子每相绕组匝数；--??1-基波绕组系数。在变频调速时，如果只降低定子频率??，而定子每相电压保持不变，则必然1会造成?增大。由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在?

3、?=??，??=??时，11??1电动机主磁路接近饱和，增大?1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。若在降低频率的同时降低电压使??1??1保持不变则可保持?1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。这种方式称为恒磁通控制方式。此时电动机转矩为??1????1??12T=22??12??????2π??+??2式中T-电动机转矩，N.m；??1—电源极对数；??—磁极对数；??—转差率；—转子电阻；??2??—转子电抗；2由于转差率??较小，??22则有2?????2??1????1??12T≈????1=????1??2π??2??????211其中

4、??=2π????21由此可知：若频率??保持不变则T∝s；若转矩T不变则s∝1??；11????????--电动机临界转差率??≈22??其中C=2????=2π???=2π??21212??????1??2电动机最大转矩????=111=常数4π2π1???2??1最大转速降???=????=??60??1=60=常数????1??????1由此可知：保持????=常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数，11与频率无关。因此不同频率的各条机械特性曲线是平行的，硬度相同。--1.2风机、泵负载特性以风机、泵类为代表的二次方减转矩负载即转矩与转速平方成正比。如图所示，在低转

5、速下负载转矩非常小。风机、水泵的负载特性如下??1??2=??1??2--????122=????=????1212--??1??23=??1??2式中????—风量、流量，??3??；12??1??2—风压，Pa；????—轴功率，kW；12????—负载转矩，N.m；12??1??2—转速，????????。从上式可知，风机风量、泵的流量与转速成正比；风机风压、泵的杨程与转速的二次方成正比；风机、泵的轴功率与转速、风机风量、泵流量的三次方程正比；风机、泵的轴功率在速度不变时与风机风压、泵杨程成正比。按离心式泵功率选择电动机P=kγQ(H+?H)/ηη×10-3??式中P—离

6、心式泵电动机功率，kW；γ—液体密度，kg/??3；--Q—泵的出水量，??3??；--H—水头，m；?H—主管损失的水头，m；η—水泵效率，约为0.6~0.84;η—传动效率，与电动机直连时取η=1；????K—裕量系数，与功率有关。当管道长、流速高、弯头与阀门数量多时，裕量系数适当增大。由于风机、泵的容量是按最大风量及风压、流量及杨程确定的，与实际需要存在较大的可调整空间，按照风量、风压、流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出功率和输出转矩达到节能效果。如下图，曲线1是阀门全部打开时供水系统的阻力特性，曲线2是额定转速时泵的杨程特性；此时供水系统的工作点位A，流量为

7、????，杨程为????；电动机的轴功率与O-??-A-??-O面积成正比。如果要将流量减少为主要的调节方式有两????种：1）传统的方法是保持电动机转速不变，将阀门关小，此时阻力特性曲线如图3所示，工作点移至B点，流量为??，杨程为??；电动机的轴功率与面积????O-??-B-??-O成正比。????2）阀门的开度不变，降低电动机的转速，此时杨程特性如曲线4所示，工作点移至C点，流量仍为??，但杨程为??；电动机的轴功率为O-??-C-??-O成正????????