变频器节电的道理和原因,简述.
作者： zhengzheng ，2007-4-28 9:57:00 发表于：《变频器与调速论坛》 共有47人回复，1281次点击　 加为好友 查看播客 发送留言 
   可以这样来个概算.
 1.假定变频器的V/F曲线是线型用C来表示:C=V/F=380V/50HZ(中国地区).变频50HZ运行下的总有功输出
  P=1.732*380*IE
 P=1.732*10HZ*C*IE=1.732*76V*IE=131.632IE.IE代表变频器的实际输出电流.由于是恒转矩,因此IE不变,所以每降10HZ,变频的有功输出减少131.632IE.
注意此方式的计算方法只适用在恒转矩的工作模式下,其中变频的功率因素在0.96以上,所以,功率因素为可视作1.
 2.同样是恒转矩负载在工频下运行,设功率因素为0.8.
总有功输出:
P=1.732*380*0.8*IE 其中IE为总电流.
总无功输出:
P=1.732*380*0.2*IE
 3.由上面对比看出变频50HZ运行的电机要比工频50HZ运行的电机,在同样的工况下多一个自身的有功输出的耗电,但是比工频运行下少20%的无功输出.因此50HZ下,变频比工频费电是肯定的.
4.那么变频节电节在哪里.由上面的1.2我们知道.在恒转矩模式下,变频每降10HZ,就会减少131.632IE的有功输出,减去变频自身耗电的有功输出(对于大电机来说也就几个千瓦,小的也就几十到几百瓦,和工作电流的大小有关,)以及无功输出可视作零,而工频运行下无功功率不可忽视,因为无功的输出意味总电流的输出增大,意味线损增加,如果在所有的电机采用纯变频控制的情况下,可以考虑不用电容补偿.经过实际测算不算变频的无功补偿的节电情况下,一般40HZ以下运行的变频装置是肯定节电的.
5.对于泵类的节电控制估算.V/F曲线的设定(平方或3次方的计算要考虑),对节电是有很大影响的.目前有很多理论讨论的是当电机功率配的刚好时,变频是不节电的.理论上看是对的.但是这是从传统的角度上考虑问题,是不全面的,是错误的.
6.愿因就是传统的设计方式是按最大值来设计产品,为了强度和安全可靠运行.设备的体积和尺寸成倍增长.结果电机的功率也大了.如果采用变频传动,因为传动的工艺曲线更加灵活,因此设备体积更小,更节电.如果不采用变频控制,设备体积是不可能减小的.
7.最典型的案例就是十几年来VVVF(调频调压调速)电梯的发展史,告诉我们电梯从最初的22KW,15KW到7.5千瓦,但是载重不变.可是因为变频传动的原因.体积小了,电机也小了.过去是不可能实现的.到如今发展到无机房电梯,连建筑成本也省了.
  综上所述,我们搞工控的不要在怀疑变频控制的科学性.如果我们从事这个行业还在怀疑,那么外行了?科学就是科学的.
 
以下是对《变频器节电的道理和原因,简述.》的回复： 
共有49人回复 分页: 1   
 刘志斌：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-17 9:50:00
   
  “变频50HZ运行的电机要比工频50HZ运行的电机,在同样的工况下多一个自身的有功输出的耗电,但是比工频运行下少20%的无功输出.因此50HZ下,变频比工频费电是肯定的”

1、20%是错的！
2、sinα×sinα = 1-cosα×cosα ,sinα = 0.6

 
 
 晕迷中：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-17 9:51:00
    上述的无功功率计算有错误.
 
 刘志斌：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-17 10:14:00
   

  “变频节电节在哪里.由上面的1.2我们知道.在恒转矩模式下,变频每降10HZ,就会减少131.632IE的有功输出,减去变频自身耗电的有功输出(对于大电机来说也就几个千瓦,小的也就几十到几百瓦,和工作电流的大小有关,)以及无功输出可视作零,而工频运行下无功功率不可忽视,因为无功的输出意味总电流的输出增大,意味线损增加,如果在所有的电机采用纯变频控制的情况下,可以考虑不用电容补偿.经过实际测算不算变频的无功补偿的节电情况下,一般40HZ以下运行的变频装置是肯定节电的.”

1、“一般40HZ以下运行的变频装置是肯定节电的”这句话错在哪儿？？？
2、“在同样的工况下”忘掉了，电机在50HZ工频下运行，与变频控制下电机40HZ下运行，负载的工况不一样，电机在50HZ工频下运行负载做工多！
3、如果改变传动比，电动机在工频50HZ下使负载的工况和变频40HZ运行时工况一样，这时就会和前边的结论一样：
 “变频40HZ运行的电机要比工频50HZ运行的电机,在同样的工况下多一个自身的有功输出的耗电,但是比工频运行下少60%的无功输出.因此40HZ下,变频比工频费电是肯定的”
4、一般40HZ以下运行的变频装置是肯定节电的”这句话是算错了账，作者本意并不想骗人！

 
 
 羽方：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-17 10:24:00
    
 
 刘志斌：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-17 10:32:00
   
  “对于泵类的节电控制估算,…目前有很多理论讨论的是当电机功率配的刚好时,变频是不节电的.理论上看是对的.但是这是从传统的角度上考虑问题,是不全面的,是错误的.”

1、“变频是不节电的.理论上看是对的”！！！
2、“但是这是从传统的角度上考虑问题,是不全面的,是错误的.”，请问作者，什么是“传统的角度”？
3、“但是这是从传统的角度上考虑问题,是不全面的,是错误的.”，请问作者，什么是“全面的”?
4、“但是这是从传统的角度上考虑问题,是不全面的,是错误的.”，请问作者，什么是“是错误的”？

 
 
 刘志斌：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-17 10:42:00
   
  “愿因就是传统的设计方式是按最大值来设计产品,为了强度和安全可靠运行.设备的体积和尺寸成倍增长.结果电机的功率也大了.如果采用变频传动,因为传动的工艺曲线更加灵活,因此设备体积更小,更节电.如果不采用变频控制,设备体积是不可能减小的.”小编推荐水泵控制柜、自动供水设备、无负压给水设备、无负压供水设备、变频恒压供水设备、水泵变频控制柜、水泵变频控制箱、变频水泵控制箱首选上海市三星水泵厂  上海意海耐腐蚀泵制造有限公司 上海市新三星给排水设备有限公司转自：国际泵阀贸易网

1、“传统的设计方式是按最大值来设计产品”！
2、“如果采用变频传动”设计方式是按最小值来设计产品吗？？？也应该是按最大值来设计产品吧！！！
3、“如果采用变频传动,因为传动的工艺曲线更加灵活”这句话是对的！！！变频器就是调速的，这就是变频器的用途！
4、“如果不采用变频控制,设备体积是不可能减小的”这句话有点莫名其妙？？？

 
 
 刘志斌：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-17 10:54:00
   

  “电梯从最初的22KW,15KW到7.5千瓦,但是载重不变.可是因为变频传动的原因.体积小了,电机也小了.过去是不可能实现的.到如今发展到无机房电梯,连建筑成本也省了.”

1、“是因为变频传动的原因”，这就是变频控制电机调速、电子控制的优点；
2、当然不全是“变频传动的原因”，还有PLC完全取代了复杂的继电控制线路！
3、这就是新一代电力电子技术带来的工业控制大革命！

 
 
 刘志斌：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-17 11:03:00
   
   “我们搞工控的不要在怀疑变频控制的科学性”

1、没有人怀疑“变频控制的科学性”！
2、有人鼓吹变频是节能节电的！
3、有好多不明真相的朋友不管需要不需要，给自己的异步电机安装一个变频器，想节能节电，结果电度表不承认，没少掏钱！

 
 
 刘志斌：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-17 15:25:00
   
   “如果采用变频传动,因为传动的工艺曲线更加灵活”

1、变频器是用来对异步电机调速、软启动的：
2、如果生产工艺过程需要异步电机调速，需要自动控制其运行速度，那么变频器就选择对了；
3、由于变频器的参与，生产工艺过程的耗能、耗电减小了，使生产过程达到最佳节能运行状态，那么这个变频器就用对了：
4、一句话，生产需要变频器调速控制，而不是听人说，用变频器控制电动机节能的宣传而为之！

 
 
 刘志斌：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-18 0:53:00
    zhengzheng请解释一下！
 
 李春发：  引用　　 加为好友　　 发送留言 　　2007-5-18 8:47:00
    毫无疑问变频器本身不节能，由变频器构成的系统中节能仅仅是一个特点。从变频器产生的历史来看，变频器最开始设计出来并不是为了节能。变频技术最大优点是实现提高电机的控制品质，实现电机运转的高精度、高特性。变频器控制的对象主要有两种电机，交流感应电机及直流永磁电机（BLDC）。在低功率条件下（1000W以下），通常定频交流感应电机的效率普遍在30%-50%，采用变频技术效率提高的很细微，但采用变频技术后控制品质得到了极大的提高。直流永磁电机不太可能采用传统的定频技术进行控制，必须采用变频技术，相对于交流感应电机不需要提供转子的励磁，通常BLDC变频系统效率70%-95%。当然我上述提到的测试是有条件的，交流感应电机相对直流永磁铁的节能测试是在5千瓦以下，在10千万以上的应用差异很小，而且10千万以上的直流永磁电机制作工艺有难度。交流感应电机随输出功率的增加的效率也随之增加。中国普通百姓对变频技术=节能的误解最先起源于海尔变频冰箱广告的宣传，在广告中夸大了变频技术的节能作用，实际应用中交流感应电机应用变频技术节能效果不理想，而直流永磁电机采用变频技术节能效果非常可观（节能30%-40%），当然前提条件是中低功率的应用中。同时直流永磁电机只能采用变频技术控制器来驱动。
变频技术的核心是提高控制的品质。例如所谓的冰箱保鲜实际就是要求温度控制在很窄的范围内，定频控制无法做到±0.5度的控制精度，而变频技术很容易做到。从节能角度，现在采用交流感应电机的空调实打实的测试能效比能做到2.6的还真不多，采用直流永磁电机如果能效比低于4那只能是设计控制器的软件工程师写错了软件。当然永磁电机的价钱确实不便宜，在大功率的应用中有缺陷。
交流感应电机的功率提高是有空间的，关键是电机制作技术的提高。我所知道的一款EBM公司的特制电机在特定的变频器驱动下实验室测试效率高达61.4%。

变频调速节能装置的节能原理

1、变频节能

由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）╳ H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％.

2、功率因数补偿节能

无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

3、软启动节能

由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

变频器可以省电这是不可磨灭的事实，在某些情况下可以节电40%以上，但是某些情况还会比不接变频器浪费！
变频器是通过轻负载降压实现节能的，拖动转距负载由于转速没有多大变化，即便是降低电压，也不会很多，所以节能很微弱，但是用在风机环境就不同了，当需要较小的风量时刻，电机会降低速度，我们知道风机的耗能跟转速的1.7次方成正比，所以电机的转距会急剧下降，节能效果明显。如果我们用在油井上，就会因为在返程使用制动电阻白白浪费很多电能反而更废电。