在工业领域大功率的传动机械中,大功率风机、水泵占据主要地位。例如钢铁工业的高炉鼓风机、除尘风机;石油化学工业的大型输油泵;化工生产的压缩机;电力工业的给水泵、引风机;煤矿的排水泵和排风扇以及城市建设的自来水供水泵等等,驱动电动机都是400~40000kW、3~10kV的大功率高压交流电动机。高压大功率变频调速系统主要用来对工业领域的这类高压电动机进行调速控制,所以高压变频器在工业领域各个高能耗行业均有很大需求。
电力工业迅速发展,电网调峰任务加大,因此节能改造的潜力大,且高压变频器的性价比不断地提高,进行风机与水泵的变速调节是比较好的节能方案。另外,变频装置特性可以保证起动和加速时具有足够的转矩,使电机实现“软”起动,以消除起动时对电机的冲击,从而提高电机和机械的使用寿命,保证电网稳定。高压变频调速技术是针对大、中容量电动机的一项节能新技术,是现代电气传动的发展趋势。它技术成熟,实现了高压大功率电机的无级调速,起动性能优异,效率高、功率因数高,可以有效地节约能源,提高产品的产量和质量,大幅降低生产成本,具有较大的应用市场和广阔的发展空间,大功率高压变频技术已经成为交流调速研究的热点之一,其市场前景十分广阔。
目前我国电能利用率还非常低,浪费严重,特别是风机、水泵大都采用风门、阀门调节流量,如果高压变频调速技术得以推广,不仅能满足工艺流程的要求,而且可以提高功率因数,节电效果也非常显著,对我国能源的合理利用、环境保护都有十分重大的意义。变频器中的滤波电容与电动机进行无功能量交换,因此变频器实际输入电流减小,从而减小了电网与变频器之间的线损和供电变压器的铜耗,同时减小了无功电流上串电网。因此使用变频器调速节能是最佳的节能方法,这时的节能量应是线路上的能耗与变频调速节能之和。如果原电动机系统的功率因数较高,变频器投入后功率因数变化不大,可不考虑因数变化后线损的影响。如果原电动机系统功率因数很低,使用变频器后补偿功率因数带来的节能是不能忽视的。提高功率因数后,配电系统电流的下降率为
式中 cosφ1——补偿前电动机的运行功率因数;(www.xing528.com)
cosφ2——补偿后电动机的功率因数。
配电系统功耗的下降率为
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