变频器的最初用途是速度控制,但目前在国内应用较多的是节能。节能变频器应用广泛,我国是能耗大国,能源利用率很低,而能源储备不足。据统计;在我国电网的总负载中,动力类占59%,其中的90%是异步电动机,电动机所耗电能占整个工业用电的60%~70%。据分析,我国带变动负载、具有节能潜力的电机至少有1.8亿kW。因此国家大力提倡节能,并着重推荐了变频调速技术。应用变频调速,可以大大提高电机转速的控制精度,使电机在最节能的转速下运行。以风机水泵为例,根据流体力学原理,轴功率与转速的3次方成正比。当所需风量减少,风机转速降低时,其功率按转速的3次方下降。如果水泵的效率一定,当要求调节流量下降时,转速可成比例的下降,而此时轴输出功率成立方关系下降,即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。
例如:一台水泵电机功率为55 kW,当转速下降到原转速的4/5时,其耗电量为28.16 kW,省电48.8%;当转速下降到原转速的112时,其耗电量为6.875 kW,省电87.5%。因此,采用变频器精确调速来调节流量、风量,节电效果非常可观,节电率为20%~50%。与此类似,许多变动负载电机一般按最大需求来生产电动机的容量,故设计容量偏大。而在实际运行中,轻载运行的时间所占比例却非常高,存在“大马拉小车”的现象,效率低下,造成电能的大量浪费。如采用变频调速,可大大提高轻载运行时的工作效率,因此,变动负载的节能潜力巨大。以化工行业为例,化工行业是国民经济发展的基础行业,同时也是耗能大户,其主要生产工艺都是通过各种泵、空气压缩机来完成。目前,这些油泵、水泵和空气压缩机大都处于电动机驱动恒速运转状态,如将占绝对多数的非调速型电机改成调速运行,使其耗电量实现随负荷大小而变化,则可节约大量能源,将产生显著的节能效果。现代电力电子技术、交流调速技术的发展使得交流电动机变频调速在频率范围、动态响应、精度要求和使用效果等方面发生了巨大的变化。据不完全统计,各大中型化工企业中,鼠笼式异步电动机占整个电动机总容量的80%,因此,变频调速技术在化工行业中的应用具有广阔的发展空间。
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