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三科足迹,书写新篇章

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用视在功率能否计算出无功补偿的节能效果?

当原的风扇工作在全工频时,电机运行电流为289A。采用变频器 Variable-frequency Drive,VFD)进行变频调速时,50Hz满载运行的功率因数约为0.99,电流为257A。这是因为VFD内部滤波电容提高了功率因数。节能量计算如下:δ s = ui = × 380× (289-257) = 21kva。

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因此,本文认为其节能效果约为单机容量的11%。


实际分析:S表示视在功率,即电压和电流的乘积。当电压相同时,视在节电百分比与电流节电百分比相同。在有电抗的电路中,视在功率只反映配电系统允许的最大输出容量,而不反映电动机实际消耗的功率。电机实际消耗的功率只能用有功功率来表示。在本例中,虽然实际电流用于计算,但计算的是视在功率,而不是有功功率。我们知道,电机消耗的实际功率是由风扇及其负载决定的。功率因数的提高并没有改变风扇的负载,也没有提高风扇的效率,风扇实际消耗的功率并没有降低。功率因数提高后,电机运行状态不变,电机定子电流不降低,电机消耗的有功功率和无功功率不变。功率因数提高的原因是VFD内部滤波电容产生无功功率供电机消耗。随着功率因数的提高,VFD的实际输入电流降低,从而降低了电网与VFD之间的线损和变压器的铜耗。同时负载电流降低,给VFD供电的变压器、开关、接触器、电线等配电设备可以承载更多的负载。需要指出的是,如果像本例中那样考虑VFD的损耗而不考虑线损和变压器铜耗,VFD在50Hz运行时不仅节能,还耗电。因此,用表观功率来计算节能效果是错误的。


某水泥厂离心风机电机型号为Y280s-4,额定功率75kW,额定电压380V,额定电流140A。变频调速改造前,阀门全开。通过测试发现电机电流70年,只有50%的负载,功率因数0.49,有功功率22.6kW,视在功率4607 KVA。

采用变频调速改造后,阀门全开,额定转速运行时三相电网平均电流为37A,因此认为节电为(70-37)& pide;70×100%=44.28%。这种计算看似合理,但本质上还是用视在功率来计算节能效果。工厂进一步检测后发现,功率因数为0.94,有功功率为22.9kW,视在功率为24.4kVA可见,有功功率的增加不仅不省电,还耗电。有功功率增加的原因是考虑了VFD的损耗,但没有考虑线损和变压器铜耗的节省。这个错误的关键是没有考虑功率因数提高对电流下降的影响,默认功率因数不变,从而片面夸大了VFD的节能效果。因此,在计算节能效果时,必须使用有功功率,不能使用视在功率。

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