分析变频调速与液力调速的功率损失

 
 
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品牌 广一
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更新 2015-05-08 18:51
 
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广一泵业集团有限公司

工业企业第10年
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广一水泵厂针对变频调速的功率损失分析,大致体现在以下三方面:
1.变频器自身的效率损失。由于生产厂家的不同,对变频器的效率到底是多少的说法也不一致,效率等于0.92~0.98,级功率损失为2%~8%,平均5%。
2.功率因数地造成的无功功率损失。因变频调速是改变电动机转速,而电动机转速下降之后,功率因数也必然下降,所以必行会造成无功功率损失。在考虑广一管道泵变速节能选择调速装置时,人们往往只注重有功功率的节约和提高运行效率,而对功率因数cosψ这个无功功率消耗常常被忽视,这是不全面的。众所周知,功率因数cosψ=有功功率/视在功率=P/S,而视在功率S=所以在有功功率不变的情况下,cosψ愈低,视在功率愈大,大量无功功率白白地浪费在线路上,使线路损耗增加,电压质量下降(表1),供电线路的损耗△P为:
△P=(P²*R)/U²c(cosψ)²
式中P为系统的有功功率,Uc为负载端电压;R为线路电阻;cosψ为系统的功率因数。
功率因数过低,对企业的经济处罚也是挺厉害的。近些年随着变频调速技术的日趋完善,功率因数也逐步提高。据广一水泵厂统计,目前功率因数cosψ可带0.8~0.95,无功功率损失比液力调速要高。
3.电动机发热造成的功率损失。普通电动机通过自设的冷却系统冷却,但在变频调速过程中,其冷却效果随着电动机的转速降低而下降,造成电动机发热,必定损失一部分功率,对于长期运行在较低频率且需要输出较大转矩的场合,电动机发热更甚,有的需单独设冷却装置。
关于液力偶合器(包括用在广一水泵上的其他转差调速装置)的功率损失分析,长期以来,外界对液力偶合器的效率有误解,只知道偶合器的效率等于转速比,而不知道与不同的工作机匹配,偶合器的实际功率损失是不同的。
1液力偶合器与很力矩机械匹配,效率等于转速比,调速范围越大,损失的功率越多。所以偶合器用在恒力矩机械上,调速范围不可超过1:0.85,否则不经济。
2.液力偶合器与广一水泵厂的离心机械匹配,因液力偶合器与离心机械特性相同,即均是功率与转速的立方成正比,所以偶合器与工作机降速时功率同步下降,。虽然仍遵守效率等于转速比的特性,但此效率不是输出功率与额定功率之比,而是调速工况点的输出功率(即该店的工作机功率)与广一离心泵的泵轮功率之比。
由表2可见,液力偶合器与广一水泵厂的离心机械匹配最大功率损失为额定功率的15.7%,最小功率损失为额定功率的3%,平均功率损失为11.4%。若能设法避开i=0.667附近长期工作,则效率还可以提高一些。那种仍为变频调速的效率比液力调速的效率高20%多,显然是不对了。
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