1、關于變頻調速節能的分析     關鍵詞變頻調速；節能；工頻；給料皮帶機中圖分類號TN      文獻標識碼 A      文章編號 1008-1151（2005）04-收稿日期 2005-作者簡介王瓊（1972-），男，廣東湛江人，廣東紅海灣發電有限公司助理工程師，研究方向：火電廠電氣檢修。 異步電動機是電力生產企業最主要的動力設備。作為高能耗設備，其輸出功率不能隨負荷按比例變化，大部分能量消耗在節流損失中，從而造成很大的能量損耗。近年來，隨著變

2、頻器生產技術的成熟以及變頻器應用范圍的日益廣泛，使用變頻器對電動機驅動進行技術改造成為電力企業節能降耗、提高效率的重要手段。以廣東湛江電廠4×30MW機組為例，機組自投產以來，年平均廠用電率在8%左右，以2004年發電量75.26億kW·h計算，廠用電消耗高達6億kW·h。可見加強火力發電廠的節能工作，是提高起經濟效益、優化社會資源分布、增強市場競爭力的有效手段。變頻調速原理由電機學可知：n=60 f (1s ) / p     （）式中nT異步電動機的轉速；fT異步電動機的頻率；sT異步電動機轉差率；pT異步電動機極對數。由式（）可

3、知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在50HZ的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍非常寬。變頻調速就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的。變頻器主要采用交直交方式，變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成不同頻率的交流電供給電動機。使電動機獲得無極調速所需要的電壓電流和頻率。2傳統調速方法與變頻調速方法能耗比較2.1異步電動機的功率損失如圖1所示（以

4、拖動恒轉矩負載為例），曲線為異步電動機的自然機械特性；直線10為負載的機械特性，拖動系統的工作點Q1，轉矩為T1，轉速為n1，電動機的同步轉速為n01。在拖動系統中，電動機的負載功率為P=T B n9550。電動機轉子功率分配如下：  電動機的電磁功率為：PM1=T1n019550；  電動機的軸上的輸出功率：PL1=T1n19550 ；  電動機的功率損失：P1=PM1PL1=T1（n01n1）9550=T1n19550=s PM1  （忽定子側的功率損失），s =n1n01為異步電動機轉差率。可見，電動機的功率損失與轉差率的大小成正。2.2各種調速方

5、法的功率損失繞線轉子異步電動機通過改變在轉子回路中串入電阻的大小來調速，串入電阻后的機械特性如圖中的曲線所示（曲線為自然機械特性）。拖動系統的工作點移至Q2，轉矩為T1，轉速則下降為n2 。這時，由于同步轉速n01未變，故電磁功率PM1=T1B n019550；電動機軸上輸出功率PL2=T1B n29550；電動機功率損失P2=PM1PL2=T1B ( n01n2 )9550=T1Bn29550，由于轉差n2=n01n2>>n1所以P2>>P1。事實上，轉速的下降是通過在轉子的外接電阻中消耗能量來實現的。電磁調速電動機所得到的機械特性和功率損失與繞線轉子異步電動機十分相

6、似，只是其功率損失主要消耗在“第二級轉子”中。異步電動機在改變頻率后，其機械特性基本上與自然機械特性平行（在不同轉速下的轉差大致相等），如圖所示。異步電動機在變頻調速過程中，其功率損失的大小基本不變。變頻調速技術在火電廠輸煤系統的給料皮帶機應用的節能分析以廣東湛江電廠# 鏈斗式卸船機給料皮帶機為例，原來采用三相380V變頻驅動，為了能達到設備互為備用和檢修方便的要求，增加K3接觸器對電動機進行工頻（恒頻）控制，如圖所示。    我們曾以工頻和變頻分別對給料皮帶機驅動進行多次實用性試驗，A、B、C三相的線電壓值分別為387V，388V，386V。對空載和負載條件下工

7、頻和變頻工作時的線電流進行測試，其結果如表和表所示。空載試驗時，皮帶上無煤，工頻為50HZ，變頻分別取50HZ，40HZ，30HZ。負載試驗時，根據皮帶上的裝煤量分為輕載、中載和重載，工頻和變頻都為50HZ。表空載時工頻和變頻工作的線電流頻率HZ相別線電流A工頻變頻50A13.95.6B13.25.2C13.45.240A 4.7B4.3C4.4 30A4.1B3.8C3.8 表負載時工頻與變頻工作的線電流頻率HZ相別線電流工頻變頻輕載中載重載輕載中載重載50A16.318.720.68.910.012.4B15.817.920.38.59.712.2C15.91

8、7.620.28.59.712.1    在同頻率工作時，變頻時的線電流小于工頻時的線電流。線電流的減小使電動機的銅損、鐵損及電網線路損失都減少，輸煤系統的效率得到提高。變頻工作時，在給料皮帶空載的情況下，線電流隨頻率的減小而減小，可見降頻使用具有明顯的節能效果。另外，空載情況下頻率為50HZ時電動機的最大啟動電流由工頻時的81.7 A降為變頻時的8.6 A ，因此采用變頻器驅動可以頻繁啟動而不損傷電動機，而且啟動平穩，對電網沖擊也大大減小。結 論通過與傳統調速方法節能原理及能耗比較，結合實例分析，變頻調速不僅有良好的調速性能、調節精度高、啟動電流小等特點，更具有顯著的節能效果。隨著變頻調速技術越來越成熟，變頻器自身保護功能齊