輕載電機降壓節(jié)電:
任何利用交流感應(yīng)電動機作為動力傳動的生產(chǎn)機械,電動機的額定功率是按負載的最大負荷選擇的。實際工作中大部分的電動機不是滿載運行,而是工作于滿電壓及負載荷較輕的狀態(tài);對于負載波動頻繁的電機,在滿載運行的同時,也會有很大比例的空載運行時間。
由電機運行特性可以知道,電動機在額定運行時效率最高,功率因數(shù)Cosφ最高;輕載運行時效率降低、電機的電能浪費較大;而且Cosφ也降低,空載時Cosφ甚至降到0.3以下。
SY-FS節(jié)電器通過檢測電機的負載大小的方法,根據(jù)負載的減少,適當降低定子電壓可以提高效率。
這是因為當電機從滿載變化到輕載、空載時,定子電流有功分量減小,而勵磁的無功電流基本不變(所以Cosφ降低);由于勵磁無功電流基本不變,則空載損耗中占主要成份的定子鐵損耗,一點沒有減少,所以效率很低。如果適當降低定子電壓,見電機定子感應(yīng)電勢公式:
U1≈E1=4.44fkWΦm
其中: W—定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù);f.k.W是常數(shù)。
由于輕載、空載時定子電流很小,可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降,所以U1≈E1,當其他條件不變時,降低定子電壓U1,則Φm比例下降,也即勵磁無功電流Im也成比例下降,這樣定子電流中的無功分量減少了,Cosφ就提高了,適當控制可以接近最佳值。
另外,其他條件不變,定子鐵耗:pFel= pFeIN ×(U1/ UIN)2
其中:pFel—定子鐵耗;pFeIN —定子額定鐵耗;UIN —定子額定端電壓。
可以看出,隨著U1下降,pFel以平方比例迅速下降,這樣輕載、空載時占主要損耗的鐵耗大量減少,使電機的運行效率大大提高,這就是輕載降壓節(jié)電的道理。
變頻調(diào)速節(jié)能
風機及泵類設(shè)備的機械特性:
Q∝N;M∝N2;P∝N3;
其中:Q—流體的流量;N—風機、水泵的軸轉(zhuǎn)速;M—軸轉(zhuǎn)矩;P—軸功率。
大多數(shù)風機、泵類調(diào)節(jié)流量、壓力時,是用檔板或閥門調(diào)節(jié),這時輸入功率變化不大,大量能量以壓差的形式損耗在檔板、閥門上了,不僅能耗大而且檔板、閥門容易磨損損壞,噪聲也大。
由上面公式可見,只要改變N,流量Q成比例變化,達到調(diào)節(jié)Q的目的;而軸功率可大大減少,
如Q'=1/2Q,則P'=1/8×P,
軸上功率僅為額定時的12.5%,還能節(jié)能(節(jié)電)80%以上,當然這是理想的,考其他因素,節(jié)能率要小些。
另外,即使對于許多“恒轉(zhuǎn)矩”性質(zhì)的機械,如活塞式空壓機等,用調(diào)速改變負載,也有明顯的節(jié)能效果,這是因為降速后(如用變頻調(diào)速)電機和生產(chǎn)機械的多種損耗都隨轉(zhuǎn)速風速下降,效率都比機械方式調(diào)速有很大提高。
軟起動節(jié)能
通常感應(yīng)電動機采用直接啟動或一般啟動的方法,電動機的全壓起動電流為額定電流的5-7倍,不僅損耗大,對電網(wǎng)沖擊也大,機械磨損,振動都大。如果用變頻調(diào)速起動,可以將起動電流限制到很小,即使是滿載起動,也只比額定電流稍大就可以了,損耗大大降低,既不沖擊電網(wǎng),又不沖擊機械。
功率因數(shù)Cosφ改善的好處:
采用變頻調(diào)速,由于變頻器中有直流電容器的隔離作用,使輸入側(cè)的功率因數(shù)接近于1.0,電動機的勵磁無功電流由電容器提供,這樣可以節(jié)省很大的一塊電網(wǎng)容量,一般可節(jié)省30%左右。所以很多大容量設(shè)備進行變頻調(diào)速改造后,可以增加不少新設(shè)備而不需擴容。
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