變頻調(diào)速技術(shù)原理與節(jié)能應(yīng)用

變頻調(diào)速技術(shù)原理與節(jié)能應(yīng)用第一頁(yè)，共31頁(yè)。

主講人：林東宇

深圳市優(yōu)順達(dá)電氣有限公司變頻調(diào)速技術(shù)原理及節(jié)能應(yīng)用第二頁(yè)，共31頁(yè)。一、感受變頻

變頻技術(shù)在你我身邊優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第三頁(yè)，共31頁(yè)。二、電氣調(diào)速是工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要電機(jī)調(diào)速直流調(diào)速交流調(diào)速調(diào)速特性好起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大成本高、局限性大調(diào)壓調(diào)速繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻滑差調(diào)速串級(jí)調(diào)速變頻調(diào)速優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第四頁(yè)，共31頁(yè)。交流調(diào)速發(fā)展＊從以往的各類調(diào)速方式逐漸統(tǒng)一到變頻調(diào)速＊目標(biāo)：調(diào)速性能最好，調(diào)速范圍大，調(diào)速精度高，穩(wěn)定性好，運(yùn)行效率高。

直流調(diào)速發(fā)展

＊直流電機(jī)：有刷、他勵(lì)無(wú)刷、永磁

＊直流調(diào)速：?jiǎn)伍]環(huán)、雙閉環(huán)、脈寬調(diào)制PWM優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第五頁(yè)，共31頁(yè)。三、變頻調(diào)速的基本原理

異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為

n1＝120f1/np式中n1—同步轉(zhuǎn)速（r/min）;f1—定子頻率（Hz）;np—磁極數(shù)。而異步電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)速為

n＝n1(1－s)＝120f1(1－s)/np式中s—異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，s＝(n1－n)／n1。由此可見(jiàn)，改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第六頁(yè)，共31頁(yè)。變頻調(diào)速技術(shù)有時(shí)被稱為VVVF技術(shù)

即VariableVoltageVariableFrequency交流電機(jī)采用變頻調(diào)速后，為了避免電機(jī)磁通飽和，同時(shí)產(chǎn)生必需的轉(zhuǎn)矩，希望電機(jī)主磁通能保持恒定。只要在調(diào)速過(guò)程中保持U1／f1＝常數(shù)，就可以保持電機(jī)氣隙磁通不變，實(shí)現(xiàn)恒磁通（轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速。因此，變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)時(shí)，需要在改變頻率的同時(shí)改變其定子電壓。優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第七頁(yè)，共31頁(yè)。四、通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)

整流電路:ACtoDC(交流-直流);中間直流環(huán)節(jié):濾波和能量?jī)?chǔ)存;逆變器:DCtoAC(直流-交流).控制方式：輸出的電壓(電流)和頻率進(jìn)行協(xié)調(diào)控制優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第八頁(yè)，共31頁(yè)。通用變頻器的分類1、控制方式壓頻比（V/F）控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩（DTC）控制

2、中間環(huán)節(jié)類型電壓源：中間直流環(huán)節(jié)為電容電流源：中間直流環(huán)節(jié)為電感3、逆變器的元器件

可控硅、大功率晶體管（GTR）、GTO、IGBT、IGCT

等優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第九頁(yè)，共31頁(yè)。高壓變頻器1、電機(jī)電壓高于AC380V

常見(jiàn)：0.69KV、2.3KV、3KV、6KV和10KV

相比于電網(wǎng)電壓，也稱為中壓（MidiumVoltage）

2、變頻裝置容量

200KW～60MW優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十頁(yè)，共31頁(yè)。2、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)高—低—高型（適用于800KW以下）優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十一頁(yè)，共31頁(yè)。單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器（適用于800KW以上）

優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十二頁(yè)，共31頁(yè)。三電平電壓源型（適用于800KW以上）優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十三頁(yè)，共31頁(yè)。冶金、采礦紙漿和造紙

紡織、塑料橡膠

發(fā)電和輸配電工業(yè)

化工、石油天然氣

采暖、通風(fēng)和空調(diào)供水、水處理

金屬加工材料處理木材加工

食品、飲料加工及包裝工業(yè)

醫(yī)藥、環(huán)保、

科研、教育事業(yè)五、變頻調(diào)速應(yīng)用優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十四頁(yè)，共31頁(yè)。金屬加工機(jī)械(軋機(jī)、卷取、剪切等)、紙漿和造紙機(jī)

石油采掘、礦井提升

起重機(jī)、提升機(jī)、電梯

螺旋輸送機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)水泵、油泵等；風(fēng)機(jī)，給粉給料、壓縮機(jī)、擠壓機(jī)、攪拌機(jī)、卷繞機(jī)、放卷機(jī)、拉絲機(jī)、鍍膜機(jī)、清洗機(jī)優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十五頁(yè)，共31頁(yè)。變頻調(diào)速節(jié)能原理變頻器只有在電機(jī)有調(diào)速要求時(shí)才可能進(jìn)行節(jié)能。變頻調(diào)速節(jié)能的主要對(duì)象是泵和風(fēng)機(jī)負(fù)載。泵和風(fēng)機(jī)是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。以泵為例，其轉(zhuǎn)速n與流量Q、揚(yáng)程H及泵的軸功率N的關(guān)系如下式所示：Q1/Q2∝

（n1/n2）H1/

H2∝(n1/n2)2N1/

N2∝(n1/n2)3

上式表明，泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，泵的揚(yáng)程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。優(yōu)順達(dá)電氣第十六頁(yè)，共31頁(yè)。水泵電機(jī)功率計(jì)算公式當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵時(shí)，電動(dòng)機(jī)的軸功率P（Kw）可按下式計(jì)算：P＝ρxQxHx10-3/ηC/ηP

式中：ρ—液體密度ηC—傳動(dòng)裝置效率ηP—泵效率優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十七頁(yè)，共31頁(yè)。水泵揚(yáng)程／流量特性圖HeadHQ=0H=HmaxH=0Q=QmaxPumpdutypointVolumeFlowQHNQNSystemCurvePumpCurve優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十八頁(yè)，共31頁(yè)。水泵節(jié)流變化時(shí)優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第十九頁(yè)，共31頁(yè)。流量變化早晨夜晚下午Aglassofwater0,1litrepersecondShower1litrepersecondWateringthegarden10litrespersecondAglassofwater0,1litrepersecond優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十頁(yè)，共31頁(yè)。流量調(diào)節(jié)的辦法閥門控制多級(jí)泵組控制水泵變速控制泵開／?？刂婆月坊蚧亓鲀?yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十一頁(yè)，共31頁(yè)。能量消耗比較優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十二頁(yè)，共31頁(yè)。變速控制節(jié)能顯著優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十三頁(yè)，共31頁(yè)。六、發(fā)電廠變頻應(yīng)用1、工藝應(yīng)用給煤（粉）機(jī)傳動(dòng)、磨煤機(jī)等

2、節(jié)能應(yīng)用凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、給水泵、灰漿泵、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)等優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十四頁(yè)，共31頁(yè)。七、變頻器設(shè)備的日常維護(hù)新一代的變頻器的可靠性較以往產(chǎn)品已經(jīng)有了很大的提升，只要環(huán)境適宜，合理使用，其常規(guī)運(yùn)行壽命可以高達(dá)7～10年以上。優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十五頁(yè)，共31頁(yè)。1、日常維護(hù)主回路直流電壓冷卻風(fēng)扇工作狀態(tài)輸出電壓三相平衡定期吹掃

2、故障檢查及維修變頻器借助高速CPU的快速處理能力，在自診斷和保護(hù)功能上日臻完善根據(jù)故障信息判斷故障類型，采取相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十六頁(yè)，共31頁(yè)。六、玻璃纖維行業(yè)變頻應(yīng)用1、工藝應(yīng)用后處理系統(tǒng)：分開卷機(jī)構(gòu)，浸涂機(jī)構(gòu)，烘烤機(jī)構(gòu)，前牽引，后牽引，收卷部份等拉絲爐系統(tǒng)、粗紗絡(luò)紗等

2、節(jié)能應(yīng)用風(fēng)機(jī)、水泵系統(tǒng)優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十七頁(yè)，共31頁(yè)。六、鋁加工行業(yè)變頻應(yīng)用

1、工藝應(yīng)用熱／冷軋機(jī)、卷筒、縱橫分剪機(jī)、輥道等

2、節(jié)能應(yīng)用熔煉爐、退火爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)循環(huán)水泵、冷卻系統(tǒng)優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十八頁(yè)，共31頁(yè)。六、玻璃生產(chǎn)行業(yè)變頻應(yīng)用1、工藝應(yīng)用玻璃拉邊機(jī)傳動(dòng)、變速輥道等

2、節(jié)能應(yīng)用熔窯風(fēng)機(jī)、鋼化爐風(fēng)機(jī)、水泵系統(tǒng)等優(yōu)順達(dá)電氣2020/3/172020/3/182020/3/182020/3/182020/7/222021/6/11第二十九頁(yè)，共31頁(yè)。應(yīng)用實(shí)例

某大型玻璃生產(chǎn)企業(yè)采用變頻調(diào)速技術(shù)改造F48N-DB4型鋼化爐的玻璃鋼化風(fēng)機(jī)，選擇上風(fēng)道2臺(tái)進(jìn)出風(fēng)風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)電機(jī)為380