電機(jī)節(jié)能原理

電機(jī)系統(tǒng)逆變器節(jié)能是一種有抱負(fù)的大功率、高性能調(diào)速方法，即通過改變電機(jī)功率頻率來完成調(diào)速。電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能逆變器是利用電力電子半導(dǎo)體設(shè)備的通斷動(dòng)作來完成電力的大功率變換和運(yùn)行的電子電路裝置，可以直觀地進(jìn)行操作和顯示。

由于電機(jī)系統(tǒng)變頻器節(jié)能的優(yōu)越性，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，選用的技巧也在不斷擴(kuò)大，這也尋求電機(jī)系統(tǒng)變頻器節(jié)能的小型化。新一代IGBT采用了新的漏極控制電極技術(shù)，大大降低了集電極-發(fā)射極的成本。因此，使用這種新設(shè)備損耗低，可以減少加熱，消除損耗。

變頻調(diào)速節(jié)能的原因是為了節(jié)省全速運(yùn)行時(shí)浪費(fèi)的電能。特別是恒壓供水系統(tǒng)等閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，完成了按需拖動(dòng)，徹底消除了拖動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的弊端。這是一個(gè)節(jié)約能源的好方法?，F(xiàn)實(shí)中，很多場(chǎng)合還是存在大馬拉大車的樣子，這方面潛力很大。系統(tǒng)變頻器能節(jié)能是不可磨滅的現(xiàn)實(shí)。

實(shí)際上，電機(jī)系統(tǒng)變頻器乃至電力電子行業(yè)節(jié)能的具體功能如下：

1)進(jìn)一步提高電能轉(zhuǎn)換功率，降低待機(jī)損耗。

2)防止電力污染，盡可能減少電流諧波，提高功率因數(shù)。

3)提高電力設(shè)備和系統(tǒng)的電磁兼容性。

4)降低電氣噪聲。

5)完全的高性能可控性。宣鋼煉鋼廠的除塵風(fēng)機(jī)、水系統(tǒng)、給料系統(tǒng)，正是習(xí)慣了電機(jī)系統(tǒng)變頻器的節(jié)能特性。通過反復(fù)的理論研究，選擇了電機(jī)系統(tǒng)逆變器進(jìn)行節(jié)能，為我國的節(jié)能工作做出了貢獻(xiàn)。我們知道，交流電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：n=60f(1-s)/p(1)，其中n為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速；f是異步電動(dòng)機(jī)的頻率；s是電機(jī)的轉(zhuǎn)差率；p是電機(jī)的極數(shù)。從公式中我們知道，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只有改變頻率f才能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0 ~ 50 Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電機(jī)系統(tǒng)變頻器的節(jié)能尺度就很寬。

1.可以提高功率因數(shù)，降低線損。

2.變頻調(diào)節(jié)比閥門擋板調(diào)節(jié)更有效。

3.“大馬拉小車”現(xiàn)象可以消除。

4.軟啟動(dòng)和軟停止減少?zèng)_擊電流。

5.改進(jìn)工藝可能有一定的節(jié)能效果。

另外，如果功率因數(shù)高，就不需要調(diào)整，電機(jī)的匹配合適，電壓也合適，加個(gè)變頻器也不節(jié)能。

風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)荷經(jīng)變頻調(diào)節(jié)后，節(jié)能率可達(dá)20%~60%，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)和泵類負(fù)荷的功耗基本上與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當(dāng)用戶所需的平均流量較小時(shí)，風(fēng)機(jī)和水泵采用變頻調(diào)速降低其轉(zhuǎn)速，節(jié)能效果可觀。而傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)和泵使用擋板和閥門進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，電機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變，功耗變化不大。在這類負(fù)載上使用變頻調(diào)速裝置具有重要意義。近十年來，以節(jié)能為目標(biāo)的變頻器應(yīng)用得到了迅速推廣和發(fā)展。據(jù)廠家了解，我國已進(jìn)行變頻調(diào)速改造的風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)荷占總?cè)萘康?%以上，每年節(jié)能約800億kWh。由于風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)采用變頻調(diào)速后可節(jié)省大量電能，所需投資可在短時(shí)間內(nèi)收回，因此變頻調(diào)速在該領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前成功應(yīng)用的有恒壓供水、各種風(fēng)機(jī)、中央空調(diào)、液壓泵變頻調(diào)速等。值得指出的是，恒壓供水由于其良好的使用效果，現(xiàn)已形成典型的變頻控制方式，廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)生活用水、消防、噴灌等。恒壓供水不僅節(jié)省了大量的電能，而且延長了設(shè)備的使用壽命，使用操作更加方便。一些家用電器，如冰箱、空調(diào)等。采用變頻調(diào)速，也取得了良好的節(jié)能效果。