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变频技术在电力传动节能的应用

发布日期:2018-06-15 作者: 点击:

  一、引言

  由于我们我们国家人口的逐渐增多,人们对于资源和能源的消耗也在逐渐的增大,导致了我们国家的能源紧缺。由国家的大政方针可以得出,有效的对资源和环境进行保护,是我们国家必须长期坚持的根本国策。要努力把我们国家建设成为资源节约型和友好型的社会。现阶段我们国家的电动机能效低一直严重的制约了工业高能耗的现状,电动机节能是中国工业强盛的必然走向。所以,电力传动节能对于我们国家能源的节约和保护有着重要的作用,而电动机中的变频技术已经出现多年,并且经过了一系列的改革,成为电动机节能的重要措施之一。

  二、工业节能对变频调节技术的要求

  经过前期的调查显示,我们国家工业中的用电量占据了全社会用电量的百分之七十以上,而工业系统中的用电量则占用了总工业用电量的七成。这在一定程度上说明了,电力传动节能是能够改变我们国家高能耗现状的一种重要的途径。目前,我们国家产生工业电机高能耗的原因主要有:第一,具备高效节能电机非常少,不能够达到普及,在全国电机市场份额中占比非常小。第二是电动机的功率远远要高于负载所需要的功率,这样就容易造成长期的轻载现象,也就造成了大量的能源浪费。由于我们国家高效的电机成本花费,有效的对高效节能的电机进行推广和使用是一个非常长期的过程。而现阶段所特有的变频调速技术具有非常显著的效果,有着非常优异的性能,已经被广泛的使用到工业领域中。

  三、电动机轻载情况现状

  现阶段我们国家大部分使用的都是三相异步交流电动机,其具有结构简单,操作方便,成本低廉,可靠性高等特点,广泛的获得了社会各界的认可,是现阶段我们国家工业领域中的一种重要的动力设备。但是该电动机的节能问题一直受到社会各界的关注,在我们国家的工业生产领域当中,都或多或少的由于生产的问题,造成一些资源的浪费。因为如果电机负载所需要的功率小于电动机的额定功率,负载所需要的转矩则会小于电动机的额定转矩,电动机的定子电流将会小于额定的电流。由于三相异步电动机转子旋转时的相电压平衡方程以及电动势的计算公式可知。

  四、电动机的变频控制原理

  由于三相异步电动机特有的工作性质可以知道,其电动机的转速以及相应的频率关系为:n=60f(1-s)p式子中:n为转速;f为电源频率;p为电动机的极对数;s为转差率;根据公式我们一般情况下可以从转变转差率以及改变极对数或者是改变电源的频率三个方面来对异步电动机进行速度的调节,其中最为主要的就是调节电动机供电电源的频率是主要的变频调速。

  五、变频调速的方法

  1、变压变频控制。电动机在正常运行的时候,电动机额相电压以及频率和主磁通有着一定的关系。在调整速度的过程中,如果主磁通开始增大,那么将会导致电流逐渐的增大,在没有功率损耗的时候,功率因数会逐渐减小,电动机发热量增加。如果主磁通减小,那么减小的子磁通电动势减小,降低了转子输出了一种转矩。这就是变压变频来控制电动机频率的一种原理。但是这样的变压变频控制可能存在以下一些缺点。第一,电动机自身的转矩在进行调整的时候,可能会由于速度较低,不能够很好的对电压进行损失的控制。第二,由于电动机控制的方式不是开环的方式,导致了电动机不能够精确的控制。

  2、转差频率的控制。在三相异步交流电动机的使用之下,转差频率的控制也能够对电动机的功率进行调整。转差频率在控制电动机转速的时候,需要对转差频率进行调节的输出,电动机转速频率和转差频率放在一起就是给定的频率。这样的控制方式虽然具有较高的调整速度以及范围,具有误差较小等特点,但是由于在实现的过程中缺少一定的控制,则需要对定子电压进行一定的补充。

  3、矢量控制的方式。矢量的控制主要是将三相坐标下的定子进行交流电的变换,然后对异步电动机的电流以及转矩进行控制,进而达到控制异步电动机转矩的目的。通过对电流进行模拟,对滞留电动机进行控制,控制异步电动机中各种电流,既是控制了定子电流矢量,从而达到了现阶段想要控制异步电动机转矩的目的。矢量控制的方式具速度快,并且连续性好等特点,但是缺少一定的计算过程,可能会造成一定的参数影响。

  4、转矩方面的控制。转矩控制原理是指能够根据相应的计算得出一定的反馈值和给定值的比较,根据磁通量和转矩的偏差大小,进而能够选择合适的电压矢量进行工作,再进一步对磁通量进行控制,从而转变相应的转矩。当电动机的实际转矩小于给定的转矩的时候,定子磁通量的实际转矩将会增加。但是如果电动机的实际转矩要是大于给定值的时候,定子磁通的旋转方向则会转变,在一定程度上实现转矩的降低。直接转矩的控制方式多用于风机或者是水泵以及牵引等对调速的要求不高的情况之下。

  六、制约变频技术在电动机中推广的因素

  1、谐波危害。电动机中的变频器是由整流器以及逆变器和控制电路组成的。在变频器进行工作的时候,会在整流器以及逆变器中产生高次谐波。电动机的变频器也是一种非线性的整流电路,能够直接额接入到高压电网中的高压变频器。其中不仅含有大量的高次谐波,还具有对电网造成危害的谐波污染。而现阶段能够治理谐波危害的方式只有两种。第一是对现有的电动机中的变频器进行电力设备的增加,从而抑制谐波的发出。另一种是从谐波的传输途径入手,有效有目的的对电力设备中的变频器进行优化,对工作电路以及其他的电力设备进行线路的连接,更好的控制电动机的运行。

  2、电动机中功率零件耐高压能力差。现阶段由于我们国家的电动机一般都是容量比较大的,基本上都是6千伏以上的电源电压,但是由于大部分变压器的内部元件耐高压的能力都比较欠缺,不能够很好的和电动机进行结合工作,导致高压变频器的技术含量较低,成本增高,并且这样的变频器可靠性较低,不能够满足一般生产企业对低成本的需求。有效的发展能够耐受高电压的功率元件,并且改进高电压的变频技术是现阶段我们国家电动机以及变压器的主要需求。

  结论:

  电动机的变频技术是一项非常有意义的电力传动节能方式。一方面能够为电力传动领域的节能带来一定的潜力,另一方面还能够通过对电器设备的保护和使用,以提高工艺流程的稳定性。电动机变频调速的方式有以下四点:

  第1种为变压变频控制,

  第2种为转差频率的控制,

  第3种为矢量控制,

  第4种为直接转矩控制。

  并且,在变频技术在电动机的推广过程中也存在着一定的制约因素,一方面是谐波的危害,既是在变频器进行工作的时候,会在整流器以及逆变器中产生高次谐波。另一方面是,电动机中功率零件耐高压能力差。部分变压器的内部元件耐高压的能力都比较欠缺,不能够很好的和电动机进行结合工作,导致变频器可靠性较低,不能够满足一般生产企业对低成本的需求。我们国家的电动机能效低一直严重的制约了工业高能耗的现状,电动机节能是中国工业强盛的必然走向。因此,加快变频控制技术的有效推广满足了我们国家工业发展中的需求,为我们国家工业事业的发展带来了重大的影响。

相关标签:变频技术,电力传动,节能

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