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變頻器的節電原理

2020-04-03

一直都聽別人說變頻器能省電,說的人多了也就接受了,但一直沒弄懂變頻器為什么能省電,同時又能省多少,是高頻省的多還是低頻省的多?


而且還有如下幾個疑問:


1、如果兩個一模一樣的電機都工作在50HZ的工頻狀態下,一個使用變頻器,一個沒有,同時轉速和扭矩都在電機的額定狀態下,那么變頻器還能省電嗎?能省多少呢?


2、如果這兩個電機的扭矩沒有達到電機的額定扭矩狀態下工作(頻率,轉速還是一樣50HZ),有變頻器的那個能省多少電?


3、同樣的條件,空載狀態下能省多少,這三種狀態下哪個省的更多?


答:變頻器可以省電這是不可磨滅的事實,在某些情況下可以節電40%以上,但是某些情況還會比不接變頻器浪費!


變頻器

國產變頻器是通過輕負載降壓實現節能的,拖動轉距負載由于轉速沒有多大變化,即便是降低電壓,也不會很多,所以節能很微弱,但是用在風機環境就不同了,當需要較小的風量時刻,電機會降低速度,我們知道風機的耗能跟轉速的1.7次方成正比,所以電機的轉距會急劇下降,節能效果明顯。如果我們用在油井上,就會因為在返程使用制動電阻白白浪費很多電能反而更廢電。


當然,如果環境要求必須調速,變頻器節能效果還是比較明顯的。不調速的場合變頻器不會省電,只能改善功率因數。


1、如果兩個一模一樣的電機都工作在50HZ的工頻狀態下,一個使用變頻器,一個沒有,同時轉速和扭矩都在電機的額定狀態下,那么變頻器還能省電嗎?能省多少呢?


答:對于這種情況,變頻器只能改善功率因數,并不能節省電力。


2、如果這兩個電機的扭矩沒有達到電機的額定扭矩狀態下工作(頻率,轉速還是一樣50HZ),有變頻器的那個能省多少電?


答:如果使用了自動節能運行,這個時刻變頻器能降壓運行,可以節省部分電能,但是節電不明顯。


3、同樣的條件,空載狀態下能省多少,這三種狀態下哪個省的更多?


答:拖動型負載空載狀態也節省不了多大的電能。


比如關于“閉環控制”如是說。我認為有討論的空間。文中的閉環概念太狹義了。閉環控制不僅僅是轉速傳感器反饋才算數。矢量控制時的頻率控制就是閉環控制,而且是裝置內部的閉環控制,V/F控制才屬于開環控制,另外還有溫度、壓力、流量等等物理量的PID調節器反饋控制,都是閉環控制的范疇。而且都是可以通過變頻器調節實現的。不應該將閉環控制概念解釋得那么窄。


再比如,制動的概念,那種解釋就象廢話一樣,玩弄文字游戲,說了等于沒說一樣。


1.變頻不是到處可以省電,有不少場合用變頻并不一定能省電。


2.作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。


3.變頻器在工頻下運行,具有節電功能,是事實。但是他的前提條件是:


第一,大功率并且為風機/泵類負載;


第二,裝置本身具有節電功能(軟件支持);


第三,長期連續運行。這是體現節電效果的三個條件。


除此之外,無所謂節不節電,沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運行節能,就是夸大或是商業炒作。知道了原委,你會巧妙的利用他為你服務。一定要注意使用場合和使用條件才好正確應用,否則就是盲從、輕信而“受騙上當”。


4. 采用變頻器運轉時,電機的起動電流、起動轉矩怎樣?


采用上海變頻器運轉,隨著電機的加速相應提高頻率和電壓,起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同,為125%~200%)。用工頻電源直接起動時,起動電流為6~7倍,因此,將產生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍,起動轉矩為70%~120%額定轉矩;對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器(公眾號:泵管家),起動轉矩為100%以上,可以帶全負載起動。


5. 在同一工廠內大型電機一起動,運轉中變頻器就停止,這是為什么?


電機起動時將流過和容量相對應的起動電流,電機定子側的變壓器產生電壓降,電機容量大時此壓降影響也大,連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷,因而有時保護功能(IPE)動作,造成停止運轉。


6. 裝設變頻器時安裝方向是否有限制。


變頻器內部和背面的結構考慮了冷卻效果的,上下的關系對通風也是重要的,因此,對于單元型在盤內、掛在墻上的都取縱向位,盡可能垂直安裝。


7.不采用軟起動,將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以?


在很低的頻率下是可以的,但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流(6~7倍額定電流),由于變頻器切斷過電流,電機不能起動。


8.電機超過60Hz運轉時應注意什么問題?


(1) 機械和裝置在該速下運轉要充分可能(機械強度、噪聲、振動等)。


(2) 電機進入恒功率輸出范圍,其輸出轉矩要能夠維持工作(風機、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加,所以轉速少許升高時也要注意)。


(3) 產生軸承的壽命問題,要充分加以考慮。


(4) 對于中容量以上的電機特別是2極電機,在60Hz以上運轉時要與廠家仔細商討。


9.變頻器可以傳動齒輪電機嗎?


根據減速機的結構和潤滑方式不同,需要注意若干問題。在齒輪的結構上通常可考慮70~80Hz為最大極限,采用油潤滑時,在低速下連續運轉關系到齒輪的損壞等。


10.變頻器能用來驅動單相電機嗎?可以使用單相電源嗎?


機基本上不能用。對于調速器開關起動式的單相電機,在工作點以下的調速范圍時將燒毀


輔助繞組;對于電容起動或電容運轉方式的,將誘發電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相,但對于小容量的,也有用單相電源運轉的機種。


11.變頻器本身消耗的功率有多少?


它與變頻器的機種、運行狀態、使用頻率等有關,但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%,據此可推算損耗,但內藏再生制動式(FR-K)變頻器,如果把制動時的損耗也考慮進去,功率消耗將變大,對于操作盤設計等必須注意。


12.為什么不能在6~60Hz全區域連續運轉使用?


一般電機利用裝在軸上的外扇或轉子端環上的葉片進行冷卻,若速度降低則冷卻效果下降,因而不能承受與高速運轉相同的發熱,必須降低在低速下的負載轉矩,或采用容量大的變頻器與電機組合,或采用專用電機。


13.使用帶制動器的電機時應注意什么?


制動器勵磁回路電源應取自變頻器的輸入側。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作,將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動器動作。


14.想用變頻器傳動帶有改善功率因數用電容器的電機,電機卻不動,清說明原因


變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器,由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動,作為對策,請將電容器拆除后運轉,甚至改善功率因數,在變頻器的輸入側接入AC電抗器是有效的。


15.變頻器的壽命有多久?


變頻器雖為靜止裝置,但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件,如果對它們進行定期的維護,可望有10年以上的壽命。


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