電機變頻控制節(jié)能技術(shù)及其應用探討
發(fā)布時間:2019-08-20 18:38:49來源:
在我國,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略被提出以后,很多的企業(yè)和機構(gòu)都為在未來實現(xiàn)低碳節(jié)能的環(huán)保型生活而努力著。節(jié)能減排是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措,在電力系統(tǒng)方面,主要是對風機、電動機、泵類設備實行節(jié)能減排。為了實現(xiàn)這個目標,大力的開發(fā)和研究交流電機變頻調(diào)速節(jié)電技術(shù)。在我國工農(nóng)業(yè)當中,應用比較為廣泛的就是異步交流電動機,異步電動機存在著功率因數(shù)低、調(diào)速能力差、能耗高等顯著的缺點。而將電機變頻節(jié)能技術(shù)應用到異步交流電動機中之后,能夠很好的解決異步交流電動機的這些問題。能夠很好的實現(xiàn)異步交流電動機的節(jié)能減排工作,為我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略做出貢獻。
1.電機變頻控制技術(shù)的原理與特點分析
變頻電機是變頻器驅(qū)動電機的統(tǒng)稱,包括變頻感應電機和變頻器兩部分,能夠提高電機的工作效率,減少電能的消耗。以交流發(fā)電機為例,其轉(zhuǎn)速公式如下:
n1=60 f/p. (1)式(1)中:n1――同步轉(zhuǎn)速;f――電源頻率,50 Hz;p――電機磁極對數(shù)。
電機轉(zhuǎn)差率用公式表示為:s=(n1?Cn)/n1. (2)式(2)中:s――電機轉(zhuǎn)差率;
n――電機轉(zhuǎn)速。
由式(1)和式(2)可以推得:n = 60 f(1-s)/p. (3)
電機變頻控制技術(shù)通過變頻器能夠很好的控制輸出頻率和輸出電壓的大小,這是電機變頻控制技術(shù)的一大顯著特點,是其他的電機控制系統(tǒng)所不具備的。同時,電機變頻控制技術(shù)還具有軟啟動和通知的功能。采用電磁設計,減少電子和和轉(zhuǎn)子的阻值。能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速。電能消耗少,充分體現(xiàn)節(jié)能減排的特點。
2.電機變頻控制的發(fā)展與應用分析
在比較初的時候我國的電機頻率都是固定的,電機只能固定的輸出一種功率,一個電壓。所以說當時的電機在工作的時候輸出的驅(qū)動頻率是完全不變的。但是往往負載所需要的驅(qū)動頻率卻是在不斷變化的,為了能夠滿足負載所需要的驅(qū)動頻率,電機的額定驅(qū)動頻率一般都是大于負載所需要的驅(qū)動頻率的。這樣做雖然能夠保證電機提供足夠的驅(qū)動頻率,保證電機的正常運作,但是其中有很大一部分的驅(qū)動頻率都會被浪費掉,這就造成了大量的電力能源被浪費,不能得到有效的利用,完全不符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。為了達到節(jié)約電力,使電力得到充分利用的要求,電機變頻控制技術(shù)被開發(fā)了出來,電機變頻控制能夠根據(jù)負載所需要的驅(qū)動頻率來改變電機輸出的功率和電壓,保證不會有多余的驅(qū)動被浪費,很好的提高了電能的利用率,完全符合我國節(jié)能減排的要求。隨著我國對節(jié)能減排的要求越來越高,對于變頻節(jié)能控制系統(tǒng)的開發(fā)和研究也不斷的完善,并且得到了更好的推廣,在越來越多的地方被應用。
2.1電機變頻技術(shù)的發(fā)展過程
現(xiàn)在的電機變頻系統(tǒng)大都是采用的恒V/F 控制系統(tǒng),這個變頻控制系統(tǒng)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、制作便宜。這個系統(tǒng)被廣泛應用在風機等大型的并且對于變頻系統(tǒng)的動態(tài)性能要求不是很高的地方。這個系統(tǒng)是一種典型的開環(huán)控制系統(tǒng),這個系統(tǒng)能夠滿足大多數(shù)電機的平滑的變速要是,但是對于動態(tài)和靜態(tài)的調(diào)節(jié)性能都是有限的,不能應用在對動態(tài)和靜態(tài)性能要求比較嚴格的地方。為了實現(xiàn)動態(tài)和靜態(tài)調(diào)節(jié)的高性能,我們只能采用閉環(huán)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。所以有的科研人員提出了控制閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率的電機調(diào)速方式,這種調(diào)速方式能夠在靜態(tài)動態(tài)調(diào)速中達到很高的性能,但是這種系統(tǒng)只能在轉(zhuǎn)速比較慢的電機中得到應用,應為在電機的轉(zhuǎn)速較高的時候,這種系統(tǒng)不僅不會達到節(jié)約電能的目的,還會使電機產(chǎn)生極大的瞬態(tài)電流,使得電機的轉(zhuǎn)矩在瞬間發(fā)生變化。所以說為了實現(xiàn)在較高的轉(zhuǎn)速中實現(xiàn)較高的動態(tài)和靜態(tài)性能,只有先解決電機產(chǎn)生瞬態(tài)電流的問題,只有將這個問題合理的解決我們才能更好的發(fā)展電機變頻節(jié)能控制技術(shù)。
2.2電機變頻控制的應用
在電機的能耗中,大約有百分之七十都是應用在了風機和泵類負載當中,所以說電機變頻控制技術(shù)能夠很好的節(jié)約這一部分負載的能耗,實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。就以空調(diào)來舉例說明吧,沒有應用變頻控制系統(tǒng)的空調(diào),在設置的溫度低于閾值的時候,只能通過關閉風路的方式來實現(xiàn),但是這個時候空調(diào)的電機還是在繼續(xù)運轉(zhuǎn)的,這一部分驅(qū)動功率就完全沒有被利用,只是單純的被浪費掉了。但是在贏了變頻控制系統(tǒng)的空調(diào)當中,如果當空調(diào)設置的溫度降低的時候,只需要控制電動機的轉(zhuǎn)速降低,減少輸出的驅(qū)動功率就可以實現(xiàn),完全沒有必要將風路進行關閉,而且也不會浪費電機的驅(qū)動頻率,很好的提高了電能的利用效率。
3.結(jié)語
為了順應國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求,電力系統(tǒng)大力推行電機變頻節(jié)能控制系統(tǒng),這個系統(tǒng)的應用在很大程度上緩解了我國電力能源緊缺的現(xiàn)狀。電機變頻節(jié)能控制系統(tǒng)能夠減少電機不必要的驅(qū)動頻率的輸出,達到對電力的合理應用。