为了使电气设计人员更好的了解和使用变频调速器,避免走入个人思维上的误区。通过提出5个设计中容易疏忽的问题加以解释和举例,阐述了电气设计中选择和应用变频调速器应注意的视在功率、接触器、频率等问题。
变频调速器的出现为交流调速方式带来了一场革命,随着近20多年变频器技术基础的电力电子技术和微电子技术都经历了飞跃性的发展。新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展,变频器的性能价格比越来越高、体积越来越小、运行可靠性越来越高。变频器大有取代传统电磁调速的趋势。据统计,目前国内生产和组装中压、低压变频器的生产厂家有80多家,可见变频器销售量之大应用面之广。
由于变频调速在风机和泵类负载上的应用具有显著的节能效果,并且具有无冲击启动和软停机的优良控制特性,因此变频器首先在冶金、电力、石化、供热和民用风机水泵的控制领域得到广泛的应用。变频调速器一次系统图见图1。
但是由于一些产品厂家在推销时的误导,使很多电气设计人员在确定方案时盲目的选择使用变频调速器,不仅不能节能,还造成工矿企业投资的浪费。为了更好的了解和使用变频调速器,避免走入误区,对在电气设计中变频调速器的选择使用提出一些看法、应注意的问题,以供同行参考。
1使用变频器并不能都节电
一些文献宣称变频调速器是节电控制产品,给人的感觉是只要使用变频调速器都能节电。实际上,变频调速器之所以能够节电,是因为其能对电动机进行调速。如果说变频调速器是节电控制产品的话,那么所有的调速设备也都可以说是节电控制产品。变频调速器只不过比其它调速设备效率和功率因数略高罢了。
变频调速器能否实现节电,是由其负载的调速特性决定的。对于离心风机、离心水泵这类负载,转矩与转速的平方成正比,功率与转速的立方成正比。只要原来采用阀门控制流量,且不是满负荷工作,改为调速运行,均能实现节电。当转速下降为原来的80%时,功率只有原来的51.2%。可见,变频调速器在这类负载中的应用,节电效果最为明显。对于罗茨风机这类负载,转矩与转速的大小无关,即恒转矩负载。若原来采用放风阀放走多余风量的方法调节风量,改为调速运行,也能实现节电。当转速下降为原来的80%时,功率为原来的80%[1]。比在离心风机、离心水泵中的应用节电效果要小得多。对于恒功率负载,功率与转速的大小无关。恒功率负载,如配料皮带秤,在设定流量一定的条件下,当料层厚时,皮带速度减慢;当料层薄时,皮带速度加快。变频调速器在这类负载中的应用,不能节电。
与直流调速系统比较,直流电动机比交流电动机效率高、功率因数高,数字直流调速器与变频调速器效率不相上下,甚至数字直流调速器比变频调速器效率略高[2]。所以,宣称使用交流异步电动机和变频调速器比使用直流电动机和直流调速器要节电,理论和实践证明,这是不正确的。