当前位置:文档之家› 变频调速技术的作用和节能原理

变频调速技术的作用和节能原理

一、变频调速技术的作用和节能原理1、变频节能:为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。

电机不能在满负荷下运行,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费,在压力偏高时,可降低电机的运行速度,使其在恒压的同时节约电能。

当电机转速从 N1 变到 N2时,其电机轴功率(P)的变化关系如下:P2/ P1 = (N2/N1)3 ,由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。

2、动态调整节能:迅速适应负载变动,供给最大效率电压。

变频调速器在软件上设有 5000次/秒的测控输出功能,始终保持电机的输出高效率运行。

3、通过变频自身的V/F功能节电:在保证电机输出力矩的情况下,可自动调节V/F曲线。

减少电机的输出力矩,降低输入电流,达到节能状态。

4、变频自带软启动节能:在电机全压启动时,由于电机的启动力矩需要,要从电网吸收 7 倍的电机额定电流,而大的启动电流即浪费电力,对电网的电压波动损害也很大,增加了线损和变损。

采用软启动后,启动电流可从0 -- 电机额定电流,减少了启动电流对电网的冲击,节约了电费,也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击,延长了设备的使用寿命。

5、提高功率因数节能:电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。

绕组由于其感抗作用。

对电网而言,阻抗特性呈感性,电机在运行时吸收大量的无功功率,造成功率因数很低。

采用变频节能调速器后,由于其性能已变为:AC-- DC --AC,在整流滤波后,负载特性发生了变化。

变频调速器对电网的阻抗特性呈阻性,功率因数很高,减少了无功损耗根据负载转速的变化要求,通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的,以获得合理的电机运行工况。

在不同的转速情况下,均保持较高的运行效率,不仅降低了电能消耗,同时能改善启动性能,保护电机及负载设备免受瞬时启动的冲击,延长其工作寿命,还提高电动机和负载设备的工作精确度,实践证明,变频技术用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果,普遍节电达到30-50%。

国家对三相异步电动机运行区域作如下规定:负载率70-100%之间为经济运行区;负载率在40-70%之间为一般运行区;负载率在40%以下为非经济运行区;一般负载率保持在60-100%较为理想。

在电机选型设计工作中,大部分电机功率选型均有适当的裕量,另外在生产过程中的设备许多时间都是负荷不满或运行有峰谷时间,如果采用交流电动机恒速传动的方案运行,靠风门调节风机或靠阀门调节的泵类设备,使用效率较低,造成大量的能源浪费。

变频调速是通过改变输入到交流电机的电源频率,从而达到调节交流电动机转速的目的。

根据流体力学的基本定律可知:风机(或水泵)类设备均属平方转矩负载,其转速N与流量Q、压力(扬程)H以及轴功率P具有如下关系:Q1/Q2=N1/N2(1);H1/H2=(N1/N2)2(2);P1/P2=( N1/N2)3(3)。

Q1、 H1、 P1----风机(或水泵)在N1转速时的流量、压力(或扬程)、轴功率;Q2、 H2 、 P2------风机(或水泵)在N2转速时的相似工矿条件下的流量、压力(或扬程)、轴功率。

由(1)、(2)、(3)可知,风机(或水泵)的流量与其转速成正比,压力(或扬程)与其转速的平方成正比,轴功率与其转速的立方成正比。

当风机(或水泵)转速降低后,其轴功率所需的电功率亦可相应降低。

就是说,通过调速方式改变风机风量(或泵流量),风量(或泵流量)下降一半时,即:假如N2/N1降低1/2,则P2/P1=1/8,由于轴功率(耗电)与转速的三次方成正比,因此可节电87%(在不考虑其它因素的情况下),降低转速可大大降低轴功率,这也是为什么变频调速在应用上节能十分显著的原因。

二、应用变频调速技术推进节能减排国内变频调速产品已达到国际同类产品先进水平。

国内变频调速产品其性能良好,能保证本地化的长期服务;产品应用广泛,性价比高,节能减排效果显著,能尽快收回投资;国内品牌在不断成长,已从国产化走向国际化,随我国主机产品配套出口许多国家;并正在在市场竞争中克服不足。

国外产品在国内比重已降至50%以下,国外产品如果没有完全本土化,就无法从根本上解决在成本和服务方面的问题,国内企业已获得长足发展的机会。

变频调速技术发展前景十分广阔,与已经完成的市场相比,未来的市场潜力巨大,在未来十年内,变频调速技术产品每年有上百亿元的市场潜力。

建议在电力、石化、钢铁、有色、水泥、自来水、机械、纺织等行业大规模推广应用国产变频技术产品。

新建项目从开始设计就应该考虑应用变频技术;技术改造首先考虑风机、泵类设备使用变频技术,逐步淘汰挡板、阀门等机械调节方式;全面推广应用变频技术,全国用电量将下降15-20%而GDP保持不变,使我们最大限度地减少能源消耗和污染物排放,提高经济效益,为我国和世界节能减排做出贡献。

在控制系统中,使用PLC的模拟量控制多台变频器,由于变频器本身产生强干扰信号的特性和模拟量抗干扰能力不与数字量抗干扰能力强的特性;因此为了最大程度的消除变频器对模拟量的干扰,在布线和接地等方面就需要采取更加严密的措施。

一.关于布线1.信号线与动力线必须分开走线使用模拟量信号进行远程控制变频器时,为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰,请将控制变频器的信号线与强电路(主回路及顺控回路)分开走线。

距离应在30cm以上。

即使在控制柜内,同样要保持这样的接线规范。

该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。

2.信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部由于水系统的两台富士变频器离控制柜较远分别为30m和20m,因此连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内,极易受到变频器和外部设备的干扰;同时由于变频器无内置的电抗器,所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰,因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处,以保证信号线与动力线的彻底分开。

3.模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线,电线规格为0.5~2mm2。

在接线时一定要注意,电缆剥线要尽可能的短(5-7mm左右),同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来,以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。

4.为了提高接线的简易性和可靠性,推荐信号线上使用压线棒端子。

压接端子选择如下图:5.如无使用压线端子,接线时请注意:二.关于接地1.变频器的接地应该与PLC控制回路单独接地,在不能够保证单独接地的情况下,为了减少变频器对控制器的干扰,控制回路接地可以浮空,但变频器一定要保证可靠接地。

在控制系统中建议将模拟量信号线的屏蔽线两端都浮空,同时由于在机组上PLC与变频器共用一个大地,因此建议在可能的情况下,将PLC单独接地或者将PLC与机组地绝缘开来。

2.变频器的接地•400V级:C种接地(接地电阻10Ω以下)。

•接地线切勿与焊机及动力设备共用。

•接地线请按照电气设备技术基准所规定的导线线径规格。

如35KW的变频器接地线线径推荐为22 mm2,87KW的接地线线径推荐为50 mm2。

•接地线在可能范围内尽量短。

由于变频器产生漏电流,与接地点距离太远则接地端子的电位不安定。

•使用两台以上变频器的场合,请勿将接地线形成回路。

如图:3.变频器与电机间的接线距离。

变频器与电机间的接线距离较长的场合,来自电缆的高次谐波漏电流,会对变频器和周边设备产生不利影响。

因此为减少变频器的干扰,需要对变频器的载波频率进行调整,请参考下表:整流单元调试步骤1.1 出厂参数设定P052=1 选定建立工厂设置功能按下“P”键,运行显示“001”,根据P077 对所有参数进行工厂设置。

结束工厂设置后,显示“008”或“009”。

1.2 标准应用设置P051=2 存取级“标准模式”P053=7 参数设置权限使能“CB+PMU+SST1&OP”P052=5 传动系统设置P071=400 电源电压P052=21 选择电路识别功能在PMU 按下“I”键,进行电路识别,约需10s。

如果出现故障,则必须重新识别。

(r947,r949 显示故障码和故障值)P052=0 选定返回功能。

1.3 其他设置P554.1=P555.1=1010 由PMU 输出分闸指令,在分闸前不等待中间回路电压放电至1.35×P071 的20%。

P603.1=1001 端子17/18 故障输出P555.1=1005 端子13 急停P70 设置MLFB6SE70 变频装置调试步骤一.内控参数设定1.1 出厂参数设定P053=7 允许CBP+PMU+PC 机修改参数P60=2 固定设置,参数恢复到缺省P366=0 PMU 控制P970=0 启动参数复位执行参数出厂设置,只是对变频器的设定与命令源进行设定,P366 参数选择不同,变频器的设定和命令源可以来自端子,OP1S,PMU。

电机和控制参数未进行设定,不能实施电机调试。

1.2 简单参数设定P60=3 简单应用参数设置,在上述出厂参数设置的基础上,本应用设定电机控制参数P071 进线电压(变频器400V AC / 逆变器540V DC)P95=10 IEC 电机P100=1 V/F 开环控制3 不带编码器的矢量控制4 带编码器的矢量控制P101 电机额定电压P102 电机额定电流P107 电机额定频率HZP108 电机额定速度RPMP114=0P368=0 设定和命令源为PMU+MOPP370=1 启动简单应用参数设置P60=0 结束简单应用参数设置执行上述参数设定后,变频器自动组合功能图连接和参数设定。

P368 选择的功能图见手册S0-S7,P100 选择的功能图见手册R0-R5。

电机控制效果非最优。

1.3 系统参数设置P60=5P115=1 电机模型自动参数设置,根据电机参数设定自动计算P130=10 无编码器11 有编码器(P151 编码器每转脉冲数)P350=电流量参考值AP351=电压量参考值VP352=频率量参考值HZP353=转速量参考值1/MINP354=转矩量参考值NMP452=正向旋转最大频率或速度%(100%=P352,P353)P453=反向旋转最大频率或速度%(100%=P352,P353)P60=1 回到参数菜单,不合理的参数设置导致故障1.4 补充参数设定如下P128=最大输出电流AP571.1=6 PMU 正转P572.1=7 PMU 反转P462.1=2 从静止加速到参考频率的时间, P463=0(单位为秒S)P464.1=2 从参考频率减速到静止的时间, P465=0(S)P643.1=10V×电机最高频率/频率表最大指示P643.2=10V×电机最大电流/电流表最大指示P492=150% 电机转矩正限幅P498=-150% 电机转矩负限幅P602=1s 预励磁时间P278=100% 无编码器速度控制中,所需最大静态转矩P383=1000s 电机热时间常数P384.1=150,P384.2=200 电机过载报警和停机门槛值。

相关主题