變頻調(diào)速節(jié)能量的計算方法
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前已假定電動機系統(tǒng)在使用變頻器調(diào)速前后的功率因數(shù)基本相同，這樣在計算節(jié)能時可不考慮系統(tǒng)功率因數(shù)的影響。實際上，在變頻器投入前后，其功率因數(shù)可能是不同的，因此，計算的節(jié)能量是否考慮變頻器調(diào)速前后的功率因數(shù)的變化呢？
正弦電路中，功率因數(shù)是由電壓U與電流I之間的相位角差決定的。在此情況下，功率因數(shù)常用表示。電路中的有功功率P就是其平均功率，即：
用電度表進行計量檢測實際的節(jié)能量時，電度表測量的就是電動機系統(tǒng)消耗的有功功率。若原電動機系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，在使用變頻器后以50Hz頻率恒速運行，這時功率因數(shù)有所提高。功率因數(shù)提高后，電動機的運行狀態(tài)并沒有改變，電動機消耗的有功功率和無功功率也沒有改變。變頻器中的濾波電容與電動機進行無功能量交換，因此變頻器實際輸入電流減小，從而減小了電網(wǎng)與變頻器之間的線損和供電變壓器的銅耗，同時減小了無功電流上串電網(wǎng)。因此計算節(jié)能時，應(yīng)考慮提高功率因數(shù)后的節(jié)能。
提高功率因數(shù)后，配電系統(tǒng)電流的下降率為：
配電系統(tǒng)的電流下降率和配電系統(tǒng)的損耗下降率都是對單臺電動機補償前后電流和損耗而言，不是指配電系統(tǒng)電流和損耗的實際變化。
配電系統(tǒng)的電流下降率和配電系統(tǒng)的損耗下降率都是對單臺電動機補償前后電流和損耗而言，不是指配電系統(tǒng)電流和損耗的實際變化。
下面舉一個典型的事例。
例2：有一臺壓料機，電機功率200kW，安裝在離配電房100多米的地方，計量儀表電壓表p電流表和有功電度表均在配電房。工頻時電機空載工作電流192A；加載時，電機工作電壓356V，電流231A。由于負載較輕，導(dǎo)致電動機的負載率和效率都較低。這時電動機的功率因數(shù)可由下式計算：
從本例看，如果單純提高功率因數(shù)，無須使用變頻器，只需用電力電容進行就地補償，但倘若還要滿足工藝調(diào)速的需要，使用變頻器調(diào)速節(jié)能是最佳的節(jié)能方法，這時的節(jié)能量應(yīng)是線路上的能耗與變頻調(diào)速節(jié)能之和。
如果原電動機系統(tǒng)的功率因數(shù)較高，變頻器投入后功率因數(shù)變化不大，可不考慮功率因數(shù)變化后線損的影響，就用本文中的（1）～（14）進行計算節(jié)能。
四、變頻調(diào)速節(jié)能計算時需考慮變頻器的效率
GB12668定義變頻器為轉(zhuǎn)換電能并能改變頻率的電能轉(zhuǎn)換裝置。能量轉(zhuǎn)換過程中必然伴隨著損耗。在變頻器內(nèi)部，逆變器功率器件的開關(guān)損耗最大，其余是電子元器件的熱損耗和風(fēng)機損耗，變頻器的效率一般為95%-96%，因此在計算變頻調(diào)速節(jié)能時要將變頻器的4%-5%的損耗考慮在內(nèi)。如考慮了變頻器的損耗本文例1中計算的節(jié)能率，就不是36%，而應(yīng)該為31%-32%，這樣的計算結(jié)果與實際節(jié)能率更為接近。
五、結(jié)束語
一般情況下，變頻器用于50Hz調(diào)速控制。不管是平方轉(zhuǎn)矩特性負載，還是恒轉(zhuǎn)矩特性負載，調(diào)速才能節(jié)能，不調(diào)速在工頻下運行是沒有節(jié)能效果的。有時系統(tǒng)功率因數(shù)很低，使用變頻器后也有節(jié)能效果，這不是變頻調(diào)速節(jié)能，而是補償功率因數(shù)帶來的節(jié)能。本文所述的對變頻調(diào)速節(jié)能計算方法有極好的實用性。
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