电机目前使用的几种主要节能方案及比较解读.ppt

电机目前使用的几种主要节能方案及比较 目录 1. 风机水泵的调节 2. 液力耦合器调速 3. 串级和双馈调速（转子侧） 4. 变频调速（定子侧） 风机、水泵的调节 工作原理 风机和泵类负载一般称二次型负载，转矩与转速二次方成比例，功率与转速三次方成比例。当ω0.6nN时，转矩和功率已很小，再往下调已无意义，因此调速范围一般限制在40％。在调速性能方面，对静态精度和动态响应无严格要求。 1.液力耦合器调速的工作原理 工作原理 如采用液力耦合器调速，则电动机转轴连接到液力耦合器，而负载连接到液力耦合器，电动机由电网供电，电动机仍全速运行。 液力耦合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电动机能量并改变输出转速的。 电动机通过液力耦合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力耦合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载，这样，可以通过控制工作腔内参与能量传递的工作油多少来控制输出轴的力矩，达到控制负载的转速的目的。 液力耦合器也可以实现负载转速无级调节。 1.变频器调速的工作原理 工作原理 电动机采用变频调速后，电动机转轴与负载直接相连，但电动机不再由电网直接供电，而是由变频器供电，变频器通过改变电动机的供电频率改变电机转速，因此可以实现相当宽的频率范围内无级调速，而且在全范围内具有优异的效率和功率因数特性。 采用变频调速后，异步电动机转速n=60f(1-s)/p，其中f 为变频器输出频率，s 为异步电动机转差率，p 为电动机极对数。 变频调速与液力耦合器调速的节能比较 功率损耗的原因 电动机本身功率损耗除外，无论是变频调速还是液力耦合器调速，均存在额外的功率损耗。 液力耦合器从电动机输出轴取得机械能，通过液力变速后送入负载，其效率不可能为1；变频器从电网取的电能，通过逆变后送入电动机电枢，其效率也不可能是1。而且在全转速范围内，两种方式的效率曲线也不一样。 变频调速与液力耦合器调速的节能比较 变频调速与液力耦合器调速的节能比较 变频调速与液力耦合器调速的节能比较 理论计算节能比较 1000kW 风机风量从100%降低到70%，由于流量与转速一次方成正比，因此转速可以降低70%，负载功率理论上降为34.3%，如果采用直接高高变频调速，其效率按0.95 算，再考虑电动机效率在低功率时有所下降、和管道系统效率有所下降， 电网总输入功率约34.3%/0.95/0.85/0.95=44.71%，即447.1kW，节能55.29%，全年按300 日计算，年节电398 万度。如果采用液力耦合器，其效率按0.665 计算，电网总输入功率约34.3%/0.665/0.85/0.95=63.87%，即638.7KW，节能36.13%，年节电260 万度。列表如下 。 变频调速与液力耦合器调速的其它性能比较 功率因数 变频调速可以在很宽的转速范围内保持高功率因数运行（例如20%以上转速时功率因数大于0.95%）， 液力耦合器低速运行时功率因数低于电动机额定功率因数，如果在70%以下转速时，功率因数将低于0.7。 采用液力耦合器如果需要提高功率因数，则需另加功率因数补偿装置。 起动性能 采用变频调速时，对于风机泵类负载，其起动电流小，对电网无冲击。 液力耦合器不能直接改善起动性能，起动电流达到额定电流的5-7 倍。起动对电动机和电网的冲击相当大，影响电网的稳定性 。 变频调速与液力耦合器调速的其它性能比较 运行可靠性、运行维护 液力耦合器工作时是通过一导管调整工作腔的充液量，从而改变传递扭矩和输出转速来满足工况要求；因此，对工作腔及供油系统需经常维护及检修。 耦合器运行时间稍长，会漏油严重，对环境污染大，地面被油污蚀严重。 如果液力耦合器出现故障，无法直接定速运行，必须停机检修。 电机和风机运行噪音大，会影响运行人员的身体健康。 运行振动大，电机和轴承温升高，会降低风机和电机的使用寿命。 后期使用、维护、维修费用大。 高压变频装置目前技术已趋成熟，尤其是单元串联多电平方式的高压变频装置具有单元自动切换和冗余运行特性，在单元故障时可不停机连续运行，可靠性得以保证，而且检修维护相当容易，只需定期更换进风滤网即可。 在加速期间大大减小了噪声，削弱了噪声污染。由于不用定期拆换轴承或者对液力耦合器进行维修，避免了机油对环境的污染，使风机房的现场环境有了极大改善。 由于电机降低速度运行以及工作在高效率区，因此电机和轴承的温升都明显低于采用液力耦合器的系统，这样可以延长风机系统的使用寿命。 变频调速与液力耦合器调速的其它性能比较 调节及控制特性 液力耦合器依靠调节工作腔油量大小改变输出转速，因此延迟性较明显，不能快速响应，可能跟不上控制的需要，同时这时候的电流较大，如整定不