變頻器節能技術的工作原理及其應用分析
2020-11-23 電子發燒友變頻器節能技術的工作原理及其應用分析
電子工程世界 發表於 2020-05-15 10:51:47
（文章來源：電子工程世界）
在產品的加工製造業以及工業生產中，泵類、風機等設備的應用範圍越來越廣泛，其在電能上的消耗以及擋板、閥門等一些設備的節流損失，還有對它們的日常的維修和維護的費用幾乎佔成本的20%，這是一筆不小的生產費用的開支，隨著經濟的發展，改革不斷深入，市場競爭不斷加劇，節能降耗也逐漸成為了提高產品質量和降低生產成本的一個重要手段。
變頻技術使用的基本原理：在很長的一段時期內，電氣設備所使用的交流電的頻率都是維持在一個固定的狀態，變頻技術的運用就是使頻率變成了一種可以隨意的調節和利用的資源。現如今，變頻技術中最活躍以及最快發展的就是變頻的調速技術。
變頻技術包括計算機技術、電力電子技術、點擊傳動技術，是一種綜合性比較強的技術，結合了機械設備和強弱電。就是指在工頻電流的信號轉化成其他的頻率，這種轉化主要是通過半導體元件來完成的，之後再將交流電轉化成為直流電，在逆變器對電流和電壓進行調控的同時使機電設備達到無極調速的程度。
總而言之，變頻技術就是通過電流改變頻率來對電機的轉速進行控制，從而使有效的控制電機設備，這些都是在電流頻率與電機轉速同比增長的基礎上來完成的。變頻技術的特點就是能夠使電機平穩的運行，可以進行自動的加速和減速的控制，在能夠提高工作效率的同時減小對於能源的消耗。
在變頻器的日常運用中，主要是運用轉矩直接控制和矢量控制的方式，在變頻器的今後發展中人工神經網絡以及模糊自優化的控制方式，而且，變頻器通過不斷地發展，其綜合性會越來越高，在完成基本調速的功能基礎上，還具有在內部設置的通信、可編程序以及參數辨識的功能。
根據流體力學，功率=壓力*流量，流量和轉速的一次方是成正比的，壓力與轉速的平方是成正比的，功率和轉速的立方成正比，如果說水泵效率固定的話，當調節流量下降時，轉速就會成比例下降，輸出的功率也就成立方關係下降，所以說，水泵的轉速與電機耗電功率是近似立方比關係。舉個例子，一臺功率是55kW的水泵電機，將它的轉速調到原來轉速的80%的時候，它的耗電量是28kW/h，省電率是48%。但是如果將轉速調到原來的50%的時候，耗電量就變成了6千瓦每小時，省電率達到87%。
無功的功率不但會使設備發熱，增加電線的磨損，最重要的一點就是功率因數降低導致了電網的有功功率也隨之降低，所以，造成了大量無功電能在線路當中消耗掉，導致設備的使用效率降低，浪費現象非常嚴重，使用了變頻調速設備裝置之後，因為變頻器內部的濾波電容作用，從而使無功損耗得到進一步減少，使電網有功功率得到增加。
由於電機是通過Y/D啟動或者直接啟動的方式進行的，啟動的電流是額定電流的四到七倍，這樣就會對供電電網和機電設備造成嚴重衝擊，而且這樣對電網的容量要求也是非常高的，在啟動的時候會產生比較大的電流，而且在震動的時候對閥門和擋板的損害也是非常大的，對管路和設備的使用壽命也是非常不利的。變頻裝置的使用，利用變頻器軟啟動的功能，使啟動的電流從零開始，最大的值也不會超過額定電流，所以使其對電網的衝擊以及對供電容量的要求也大大減輕了，使閥門和設備的使用壽命也大大延長了。
我們利用在160kW的循環水泵上安裝變頻調速器為例子，對變頻節能設備進行改造，分別測試了改造前後的用電量，取得了非常滿意的效果。在循環水泵的工作中，當流量由於工藝的需要而改變時，就要運用調節水泵出口和入口的開度方式來對水泵的實際流量進行改變，這種調節方式被稱為節流調節，在本次舉例中，出口和入口的閥門開度都是60%上下，從電能利用的方面來說，這是一種很不經濟的調節方式。
在循環水泵的工作中，當流量由於工藝的需要而改變時，入口和出口的閥門都完全打開，運用對電動機轉速進行調節的方式來尋找合適的、新的工作點，從而得到合適的流量。根據實際情況和現場的需要來實現手動控制或自動控制，在本例中，因為不需要頻繁地對流量進行調整，所以根據現場的實際情況和需要，確定出電動機實際工作的頻率是40Hz，並且採取了手動控制的方式，主要目的就是為了節約電能。
實現了完全意義的軟啟動，在電機進行啟動的時候，轉子的轉速隨著輸入電源的頻率增加而慢慢增加，使速度得到平穩提升，整個系統的啟動時間設為20s左右，不會對系統造成衝擊，比原來的啟動方式更平穩。
電網所運用的電流也得到大幅度下降，使電氣設備的使用更加安全，同時也因為頻率降低後，電機的轉速也隨之降低，對機械的磨損也就減少了，也使發生故障的概率大大降低，減少了維修經費。使為水泵提供電能的變壓器節約出了大部分的供電容量，單純的有功負荷下降，節約出的容量大約是50千瓦，提高了設備的利用效率。電機功率的因數也相應得到提高，這樣就使電機的運行更加經濟。
變頻技術的使用提高了產品質量，降低了能耗，節約了能源，也進一步提高了企業的經濟效益，變頻調速技術的應用就是要對這些設備進行改造，從而達到節約能源的作用。
（責任編輯：fqj）
聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴
相關焦點
-
變頻器原理及應用
《變頻器原理及應用》注重實際、強調應用、結構合理、通俗易懂、取材新穎、敘述清晰，可作為高職高專院校工業自動化、電氣工程及自動化、機電一體化、自動控制及其他相關專業的教材，同時也可供相關專業工程技術人員參考。 -
變頻器工作原理視頻教程
變頻器工作原理視頻教程 foooy01 發表於 2018-07-13 18:19:18 變頻器概述 變頻器是應用變頻技術與微電子技術 -
水泵變頻器的作用及工作原理
打開APP 水泵變頻器的作用及工作原理 網絡整理 發表於 2021-01-05 14:57:17 水泵變頻器的作用 水泵變頻器是通過改變電機工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機的電力傳動元件 -
伺服和變頻器的工作原理與二者的區別
兩者工作原理 變頻器的調速原理主要受制於異步電動機的轉速n、異步電動機的頻率f、電動機轉差率s、電動機極對數變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩衝無功功率。 伺服系統的工作原理簡單的說就是在開環控制的交直流電機的基礎上將速度和位置信號通過旋轉編碼器、旋轉變壓器等反饋給驅動器做閉環負反饋的PID調節控制。 -
變頻器工作原理,變頻器的主要用途
價格昂貴但性能良好，更直觀的說法，同時可以提高系統穩定性，也就是說變頻器是變換頻率的。一體化開發，這跟 電動機 的結構原理是相關的，以適應不同的負荷特性。可以很好地配合其他控制設備和儀器，且交流電機的轉速。 -
變頻器的工作原理及作用
變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的一種電力控制設備。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。 -
高效節能電機與變頻節能電機工作原理和區別
高效節能電機與變頻節能電機工作原理 變頻器的工作原理：我們使用的變頻器主要採用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。 -
變頻器的基本組成與其工作原理
變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。 -
HARSVERT-A高壓變頻器的特點、原理及在除塵系統中的應用
打開APP HARSVERT-A高壓變頻器的特點、原理及在除塵系統中的應用 孫鵬 發表於 2020-12-01 10:10:35 -
變頻器兩種技術:變頻技術和微電子技術而達到節能、調速的目的
何為變頻器？ 變頻器，英文單詞為Variable-frequency Drive，縮寫為VFD。變頻器所需要用到的技術有兩種：變頻技術和微電子技術。變頻器是一種通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。 -
變頻器的工作原理圖講解
變頻器是現在用在工廠上面最常見的電氣設備，主要用在電機拖動的控制系統上面。大多數的電機控制系統，比如恆壓供水系統，各種電機控制系統櫃，都採用變頻器來進行拖動。變頻器主要工作原理就是將交流電轉變成直流電，然後在將直流電轉變成交流電，這兩個過程，交流變直流叫整流，直流變交流叫逆變，再加上一些穩壓，濾波，檢測電路，保護電路等就組成了變頻器，整流電流，大量使用的是二極體的變流器，它把工頻電源變換為直流電源，也可用兩組電晶體變流器構成可逆變流器，由於其功率方向可逆，可以進行再生運轉。 -
本溪EDS780單板機通用型變頻器的作用及工作原理
本溪EDS780單板機通用型變頻器的作用及工作原理 ,「gftni7ud」 本溪EDS780單板機通用型變頻器的作用及工作原理安裝場所的溼度低於，無水珠凝結不要安裝在多塵埃，多金屬粉末的場所安裝場所無腐蝕性、爆炸性氣體安裝場所振動小於。平方，電流迴路小截面積。 -
變頻器在恆壓供水上的應用
摘要：本文分析了供水處理過程中，將變頻器應用於水泵的節能原理，提出了採用申甌變頻器作為水泵變頻器件的設計方案，採用申甌變頻器後，供水系統運行穩定。 -
變頻電機的工作原理構造原理及其主要特點
隨著電力電子技術及新型半導體器件的迅速發展 ，交流調速技術得到不斷的完善和提高 ，逐步完善的變頻器以其良好的輸出波形、優異的性能價格比在交流電機上得到廣泛應用。 變頻電機的工作原理 變頻器是把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置，在實際的生產中有著十分廣泛的應用 -
變頻器定義及工作原理概述
20世紀80年代，作為變頻技術核心的PWM模式優化問題吸引著人們的濃厚興趣，並得出諸多優化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世紀80年代後半期開始，美、日、德、英等發達國家的VVVF變頻器已投入市場並獲得了廣泛應用。 -
變頻器原理及接線圖
其實，變頻器除了能節能外，還有調速及過流、過壓保護等功能。下面我們一起來了解下變頻器的工作原理及接線圖吧。 對於變頻器，可能大多數人局限於變頻空調了，都知道這種空調是在常規空調的結構上增加了一個變頻器，從而達到省電的目的。其實，變頻器除了能節能外，還有調速及過流、過壓保護等功能。下面我們一起來了解下變頻器的工作原理及接線圖吧。 -
變頻技術的發展及其應用
從而使交流變頻調速的關鍵裝置———逆變器性能優良，主電路簡單，驅動方便，工作可靠。同時隨著控制理論、微電子技術和計算機技術的發展，使交流電機變頻調速技術取得了突破性進展，並以其優越的調速性能和良好的節能效果逐漸取代了直流調速系統和其他的調速方式，如變極調速、串級調速、滑差電機調速、整流子電機調速等。 -
由變頻器驅動的電動機節能
1 前言 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/177507.htm近年來，以減輕地球升溫效應（削減CO2排量）為代表的環境保護，以及應對石油等能源枯竭的各種措施，推動著全球規模的節能化發展，電動機變頻器驅動的節能意向高漲 -
魚缸變頻水泵節能工作原理及操作注意事項
那麼今天藍魚就帶大家認識一下魚缸變頻水泵的工作原理和它的節能原理，趕緊學起來吧。魚缸變頻水泵中的"變頻"是指對水泵主電機進行的一個頻率變換過程，變頻水泵的變頻指的是電機，變頻水泵應該是變頻電機帶動的水泵。通過對電機的變頻來改變電機的轉速，從而達到對水泵的流量揚程等技術參數的調整，起到控制的作用。魚缸變頻水泵為魚缸提供水循環,將直流變頻調速技術和微機控制技術,應用於魚缸潛水泵自動控制魚缸生態系統。 -
匯川變頻器在注塑機上的應用
近期國家也將節能降耗作為一項非常重要的工作來抓，節能成為當前熱門的話題。特別是一些能耗比較大的行業如注塑機、空壓機等行業，成為了節能事業關注的焦點。目前我國正在應用的及新生產的絕大多數的注塑機都屬於液壓傳動注塑機。液壓傳動系統中的動力由電機帶動油泵提供，液壓油泵為容積式油泵，其供油量與油泵的轉速成正比，當油泵馬達以50 Hz恆速運轉時，油泵的供油量是不變的，所以稱為定量泵。