浅谈变频器的节能效果以及在我国的发展现状

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  摘要:随着时代的迅速发展,自动化理念的运用已经涵盖了越来越多的地方,诸多工程中也离不开自动控制。在日常生活中变频器给人们带来了相当大的便利,很大程度上减轻了工作人员的负担,同时也优化了管理系统,提高了工作效率。本文针对现今应用比较广泛的变频器进行探讨和分析,归纳其技术发展和变频控制的节能效果以及在我国的发展现状。
  关键词:变频器;节能效果;发展现状
  现如今变频器已经成为现代的工业生产中应用最广的设备。而变频技术则是精细控制电动机的技术措施,变频器则是其中一项较为重要的技术工具,也成了工业生产控制技术的重要发展方向。变频器将信息、数字、模糊控制、模块控制计算机技术、调频技术等多技术门类融合在一个控制设备中,形成灵活的变频功能,以此来满足生活以及工业生产中的控制需求。
  一、变频器
  变频器也称为变频驱动器或驱动控制器,它是可调速驱动系统的一种。变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆成交流电。
  变频器的应用范围很广,从小型家电到大型的矿场研磨机及压缩机。全球约1/3的能量是消耗在驱动定速离心泵、风扇及压缩机的电动机上,而变频器的市场渗透率仍不算高。能源效率的显著提升是使用变频器的主要原因之一。
  变频器技术和电力电子有密切关系,包括半导体切换元件、变频器拓扑、控制及模拟技术、以及控制硬件及固件的进步等。它的使用给人们带来了相当大的便利,这项变频技术在很大程度上减轻了人工的自工作人员的负担,同时也优化了管理系统,提高了工作效率。
  变频器特点是调速的效率高,在机械的频率发生变化后,变频器可以保证电机继续在该频率下运转和工作,可以基本保证额定的转速差不变,不使转速的损失增加,是一种高效的调速方式。变频器的调速范围最大可达100%,在这样一个广泛的调速范围内,保证机械具有较高的调速效率,并且如果调速小于30%,变频器的效率就可以达到90%。变频器还可以实现连续调速,平滑调速,稳定运行。有了变频器的辅助作用,电机可以高速化和小型化,而且不受电源的影响进行启动。如果改造原有电机,在变频器的帮助下,可以不必更换电机。
  二、变频器的节能效果
  变频器的变频调速节能技术是电动机运行的最佳节能技术。据统计,全国用电的60%左右是通过点击来消耗的,由于考虑过载,重载启动,系统安全等因素,系统设计时电动机选型都留有一定的余量,高效的电动经常处在低效状态下运行,能源使用的不合理,严重浪费。采用变频调速技术可使电动机回到高效运行状态,具有非常大的节能效果。
  (一)变频节能方式
  根据流体力学,功率=压力*流量,流量和转速的一次方是成正比的,压力与转速的平方是成正比的,功率和转速的立方成正比,如果说水泵效率固定的话,当调节流量下降时,转速就会成比例下降,输出的功率也就成立方关系下降,所以说,水泵的转速与电机耗电功率是近似立方比关系。举个例子,一台功率是55kW的水泵电机,将它的转速调到原来转速的80%的时候,它的耗电量是28kW/h,省电率是48%。但是如果将转速调到原来的50%的时候,耗电量就变成了6千瓦每小时,省电率达到87%。
  (二)采用功率因数补偿方式进行节能
  无功的功率不但会使设备发热,增加电线的磨损,最重要的一点就是功率因数降低导致了电网的有功功率也随之降低,所以,造成了大量无功电能在线路当中消耗掉,导致设备的使用效率降低,浪费现象非常严重,使用了变频调速设备装置之后,因为变频器内部的滤波电容作用,从而使无功损耗得到进一步减少,使电网有功功率得到增加。
  (三)运用软启动方式进行节能
  由于电机是通过Y/D启动或者直接启动的方式进行的,启动的电流是额定电流的四到七倍,这样就会对供电电网和机电设备造成严重冲击,而且这样对电网的容量要求也是非常高的,在启动的时候会产生比较大的电流,而且在震动的时候对阀门和挡板的损害也是非常大的,对管路和设备的使用寿命也是非常不利的。变频装置的使用,利用变频器软启动的功能,使启动的电流从零开始,最大的值也不会超过额定电流,所以使其对电网的冲击以及对供电容量的要求也大大减轻了,使阀门和设备的使用寿命也大大延长了。
  变频器的应用虽然广泛,但也不是到处可以省电,有不少场合用变频并不一定能省电。 作为电子电路,变频器本身也要耗电(约额定功率的3-5%)。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯. 变频器在工频下运行,具有节电功能,是事实。但是他的前提条件是:大功率并且为风机或泵类负载,以及装置本身具有节电功能。
  除此之外,无所谓节不节电,没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能,就是夸大或是商业炒作。知道了原委,你会巧妙的利用他为你服务。一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用,否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。
  三、变频器的在我国的现状
  随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展,变频器的性能价格比越来越高,体积越来越小,而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。变频器性能的优劣,一要看其输出交流电压的谐波对电机的影响,二要看对电网的谐波污染和输入功率因数,三要看本身的能量损耗如何。
  我国变频器技术被国外企业垄断这是不争的事实,但我国变频器技术也不是没有机的。
  首先,我国的市场情况与世界所不同。在我国电机使用的类型多种多样,分布到各个行业。这就决定了国外企业生产的变频器无法满足我国所有行业所需,这其中一定存在有一定的市场空缺,而这些市场就是我国变频器企业可以作为发展的重点。   其次,金融危机使国外许多变频器企业遭到重创,许多企业也在变频器研究方面处于停止或半停止状态。而我国各级政府对变频器企业也给予大力支持包括政策上、资金上、人力上等。
  这就需要我国变频器企业找准方向,找准突破口,找到适合自己发展的机会是有机会赶上国外企业的,至少差距可以进一步的缩小。
  根据变频器在不同行业的应用特点,很多厂家都推出非常新颖的变频器,并将个性化发挥的淋漓尽致。所谓变频器个性化就是指变频器本体按照各自特定的方式发展自己的风格,并完善变频器本体,从而形成相对稳定而独特的变频器特性。变频器个性化的提出是变频器厂商针对目前蒸蒸日上的销售市场和庞大的OEM订单。任何厂家的变频器,要想提前摆脱只有在通用变频器市场中有所作为的阴影,必须做出更为贴近OEM厂商的合作计划。当OEM制造商将变频器作为标准配置时,变频器的个性化将更不易被忽视,否则变频器厂商将随时作好面临被更换出局的尴尬局面。
  个性化变频器不仅是国外变频器技术的发展方向,我国变频器技术也是如此。而且我国行业覆盖面大,个性化变频器需求的地方也众多。我国变频器技术可以根据我国的特点设计出适合我国国情的个性化变频器。
  我国年经济发展水平逐渐增高,生活水平也再不断提高。因此交通工具也得到不断改善。当然交通工具的节能技术也成为老百姓关注的。因此,对交通工具中的节能技术就具有广阔的市场。我国变频器企业就可以选择这方面为突破口。开发出适合我国国情的交通工具上专用变频器来。同样家电设备、通信设备、电力设备包括工业设备等都具有市场空缺,这就需要我国变频器企业作出适合自己企业特点的方向并开发出适合我国国情的个性化变频器。这样,在国外企业的重重包围中走出来,而且会很胜利的走出来,成为我国变频器技术发展的典范。我国变频器市场被国外企业垄断的局面就可以打破了,我国变频器技术走向世界就指日可待了。
  四、小结
  变频器的节能特点,使其广为社会关注,被应用在各个领域中。市场变频器主要用于交流电动机转速的调节,是目前应用领域最理想和最具有前景的调速方案。更主要的是变频器具有节能作用,而节能是工业发展及能源消耗必须要重视的问题,是实现企业可持续发展的必要保证。变频器因其具有的节能作用与速度控制工艺,成为了倍受欢迎的自动化设备,因此也得到了迅速的发展和应用。变频器的未来前景非常可观,就如应用在交通工具、家电设备、通信设备、电力设备上一样,还会应用在更加广泛的领域,为国家、为企业、为个人降低能耗,增加效益发挥更大的作用,变频器的应用具有非常广阔的发展前景。
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