【正文】 本支出，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)機(jī)只有在使用中才能反映出它的經(jīng)濟(jì)性。從這類負(fù)載的工作特性可知，其電機(jī)功率與轉(zhuǎn)速立方成正比，而轉(zhuǎn)速又與頻率成正比。相對(duì)于其它調(diào)速方式（如：降壓調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、交流串級(jí)調(diào)速等） ，變頻調(diào)速性能穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣、效率高，隨著現(xiàn)代控制理論和電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)日臻完善，它已成為交流電機(jī)調(diào)速的最新潮流。按電機(jī)的功能區(qū)分：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、控制電機(jī)按電流性質(zhì)區(qū)分：有直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)；直流電動(dòng)機(jī)如發(fā)電機(jī)，交流如軋鋼機(jī)等 按用電相位區(qū)分：有二相電動(dòng)機(jī)、三相電動(dòng)機(jī)；二相電機(jī)如吹風(fēng)機(jī)、電風(fēng)扇等，三相如電梯、風(fēng)機(jī)、水泵等。額定功率= 3額定電流額定電壓功率因數(shù)功率因數(shù)越高的電機(jī)在變頻使用當(dāng)中，其被調(diào)節(jié)的能力越強(qiáng)，也就是說(shuō)其節(jié)電空間的變化可以接近理論值。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。這種方法被稱為電壓空間矢量控制。矢量控制的基本點(diǎn)是控制轉(zhuǎn)子磁鏈，以轉(zhuǎn)子磁通定向，然后分解定子電流，使之成為轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性在于：轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息；控制上對(duì)除定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好；所引入的定子磁鍵觀測(cè)器能很容易估算出同步速度信息?？刂萍夹g(shù)的發(fā)展完全得益于微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自從 1991 年 INTEL 公司推出 8X196MC 系列以來(lái)，專門(mén)用于電動(dòng)機(jī)控制的芯片在品種、速度、功能、性價(jià)比等方面都有很大的發(fā)展。為此常見(jiàn)的變頻器為交直交電壓脈寬調(diào)制。通過(guò)以上分析說(shuō)明 6 個(gè)開(kāi)關(guān)的交替工作可以得到一個(gè)三相交流電，只要調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的通斷速度就可以調(diào)節(jié)就交流電的頻率。（二）大功率晶閘管（GTR 或 BJT）1 結(jié)構(gòu)大功率晶閘管，又叫雙極性晶閘管（BJT） ，GTR 在結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上常采用達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的形式，由多個(gè)晶閘管復(fù)和組成大功率的晶閘管，同時(shí)還可將反相續(xù)流二極管與 GTR 組成一個(gè)模塊。其缺點(diǎn)是擊穿電壓及工作電流大不是特別大，所以應(yīng)用不是特別廣泛。我們希望在調(diào)節(jié)頻率 f 時(shí)能夠維持 φ ｍ （因?yàn)樵陬~定工作時(shí)電機(jī)的磁通已經(jīng)接近飽和， φ ｍ 繼續(xù)增大，將會(huì)是電機(jī)鐵芯出現(xiàn)深度的飽和，這將使勵(lì)磁電流急劇升高，導(dǎo)致定子電流和鐵芯損耗急劇增加，使電機(jī)工作不正常影響電機(jī)的使用。由于定子電壓不允許超過(guò)額定電壓，則磁通 1/Uf??將隨著 1f升高而降低電機(jī)的輸出功率 P 基本維持不變的，相對(duì)應(yīng)額定電流的轉(zhuǎn)矩也減小，特性也要變軟，則可得近似恒功率的調(diào)速特性。究其原因，是因?yàn)樗哂袃蓚€(gè)十分重要的特點(diǎn):(a) 磁場(chǎng)特點(diǎn) 它的主磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)在空間是互相垂直的，如圖(a)所示；（a ）直流電動(dòng)機(jī)的磁通 （b）直流電動(dòng)機(jī)的電路圖 311 (b) 電路特點(diǎn)它的勵(lì)磁電路和電樞電路是互相獨(dú)立的，如圖(b)所示。拒資料介紹，以目前普遍使用的正弦波PWM 型變頻器為例，其低次諧波基本為零，剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為：2u+1（ u 為調(diào)制比） 。諧波電磁噪聲與震動(dòng)普通異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電時(shí)，會(huì)使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復(fù)雜。而變頻電動(dòng)機(jī)，由于臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率，可以在臨界轉(zhuǎn) 差率接近 1 時(shí)直接啟動(dòng)，因此，過(guò)載能力和啟動(dòng)性能不在需要過(guò)多考慮，而要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何改善電動(dòng)機(jī)對(duì)非正弦波電源的適應(yīng)能力。3）冷卻方式：一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。我國(guó)在用的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)總體裝備水平僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家 50 年代水平。20 世紀(jì) 60 年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體變流技術(shù)應(yīng)用到交流調(diào)速系統(tǒng)中，特別是大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，都為交流調(diào)速的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。為確保電機(jī)節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)效益，克服改造的盲目性，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目都應(yīng)進(jìn)行可行性研究。該火電機(jī)組采用 480t/h 的超高壓再熱 CFB 循環(huán)流化床鍋爐，參與改造的 2 臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)的型號(hào)參數(shù)為：1400kW、6KV；由湖北三環(huán)發(fā)展股份有限公司提供的 2 臺(tái)高壓變頻器型號(hào)為 SH－HVF－Y6K/1400 。 案例 2：煤礦 1 號(hào)主通風(fēng)機(jī)改造以后，運(yùn)行一年多來(lái)，曾對(duì)改造后的風(fēng)機(jī)做過(guò) 4 次性能測(cè)試。低壓設(shè)備變頻調(diào)速改造投資少、見(jiàn)效快，投資回報(bào)期基本上在一年左右。按鈕啟停 旋轉(zhuǎn)調(diào)速接線：按圖二所示的電路，連接空氣開(kāi)關(guān)、電源，檢查接線無(wú)誤后，合上空氣開(kāi)關(guān)，變頻器上電，鍵盤(pán)數(shù)碼管顯示 。按下減速按鈕并保持，變頻器輸出頻率下降，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低；松開(kāi)減速按鈕，變頻器輸出頻率保持不變。合上正/反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)同步減速后反轉(zhuǎn)。礦井通風(fēng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其目的是為井下作業(yè)面提供新鮮風(fēng)流。這就為變頻的市場(chǎng)打開(kāi)了一定的效益尤其在煤礦以及供水系統(tǒng)中尤為重要。三年來(lái)，我們朝夕相處、互相探討學(xué)習(xí)、互相幫助，度過(guò)了一段令人難忘的美好時(shí)光！在即將畢業(yè)之際，再次感謝所有對(duì)本文提供幫助和給予我關(guān)心的師友們！。變頻調(diào)速的應(yīng)用，就是要改造這些設(shè)備，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。因此風(fēng)機(jī)節(jié)能，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，綜合各方面的因素，選擇最佳的調(diào)速方案。出于接口電路應(yīng)輸入信號(hào)而異，因此必須根據(jù)變頻器的輸入選擇 PLC 輸入模塊，應(yīng)注意 PLC 側(cè)輸入的大小要保證電路中的電壓電流不超過(guò)電路的允許值，以保證電流的可靠性和減少誤差。多臺(tái)電機(jī)并聯(lián)同步運(yùn)行接線：按圖 43 所示的電路，連接空氣開(kāi)關(guān)、電磁開(kāi)關(guān)、電源，檢查接線無(wú)誤后，合上空氣開(kāi)關(guān)和電磁開(kāi)關(guān)，變頻器上電，鍵盤(pán)數(shù)碼管顯示 。變頻器和電動(dòng)機(jī)接地端子可靠接地，并仔細(xì)檢查圖 42 按紐啟停、按鈕調(diào)速接線圖參數(shù)設(shè)定： 出廠值為 0，設(shè)定為 4（RUN 脈沖運(yùn)行 F/R 脈沖停止） 。關(guān)掉電源，電源指示燈熄滅后，再連接電機(jī)、起停開(kāi)關(guān)、電位器、頻率表（0～10V 電壓表頭）等，變頻器和電動(dòng)機(jī)接地端子可靠接地，并仔細(xì)檢查。而 2 號(hào)風(fēng)機(jī)與 1 號(hào)風(fēng)機(jī)型號(hào)相同，改造前后的實(shí)際或設(shè)計(jì)工況基本相同，改造內(nèi)容完全相同，因此，可以肯定，本項(xiàng)目在技術(shù)上是可行的。如下表： 運(yùn)行時(shí)間 2022－8－18發(fā)電量 875700kWh甲引風(fēng)機(jī)耗電 6120kWh1 爐引風(fēng)機(jī)在工頻條件下耗電（查原始報(bào)表得知）乙引風(fēng)機(jī)耗電 5400kWh運(yùn)行時(shí)間 2022－11－29發(fā)電量 875700kWh甲引風(fēng)機(jī)耗電 4320kWh1 爐引風(fēng)機(jī)在變頻條件下耗電（查當(dāng)日?qǐng)?bào)表得知）乙引風(fēng)機(jī)耗電 4320kWh節(jié)能計(jì)算：工頻條件下：1 機(jī)組平均發(fā)電量為 萬(wàn)千瓦時(shí)/小時(shí)的 2 臺(tái)引風(fēng)機(jī)平均每小時(shí)耗電量為： （6120＋5400）/6＝1920kWh變頻條件下：1 機(jī)組平均發(fā)電量為 萬(wàn)千瓦時(shí)/小時(shí)的 2 臺(tái)引風(fēng)機(jī)平均每小時(shí)耗電量為： （4320＋4320）/6＝1440kWh平均每小時(shí)的節(jié)電量：1920－1440＝480kWh年節(jié)電量： 4805500＝2640000kWh （按年運(yùn)行 5500 小時(shí)計(jì)算） 年節(jié)電收益： 2640000＝ 萬(wàn)元（按每度電 元計(jì)算） 節(jié)電率： 480/1920＝25％ 改造成本回收時(shí)間： 1 機(jī)組 2 臺(tái)引風(fēng)機(jī)年節(jié)電收益 萬(wàn)元情況下，具有顯據(jù)的經(jīng)濟(jì)效益。從調(diào)速裝置本身來(lái)看，液力耦合器、變極及電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速可靠性較高，也容易維修；定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速、晶閘管串級(jí)調(diào)速、變頻器調(diào)速等電子器件為核心的調(diào)速裝置的可靠性，則主要取決于元器件本身的質(zhì)量、裝置部件的工藝性和抗干擾能力保護(hù)措施及日常維修能力。因此，交流調(diào)速得到日益廣泛的應(yīng)用，目前在調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域交流電動(dòng)機(jī)已有取代直流電動(dòng)機(jī)的趨勢(shì)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，變頻器在電機(jī)投用的普及率已達(dá)到 80%，而我國(guó)變頻器的運(yùn)用還在起步階段，普及率不到 10%。主要是易產(chǎn)生磁路不對(duì)稱，也會(huì)產(chǎn)生軸電流，當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結(jié)合一起作用時(shí)，軸電流將大為增加，從而導(dǎo)致軸承損壞，所以一般要采取絕緣措施。減小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗增2）為抑制電流中的高次諧波，需適當(dāng)增加電動(dòng)機(jī)的電感。當(dāng)電磁力波的頻率和電動(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)是以接近于基波頻率所對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)的，因此，高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后，便會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。仿照直流電動(dòng)機(jī)的控制特點(diǎn)，對(duì)于調(diào)節(jié)頻率的給定信號(hào)，分解成和直流電動(dòng)機(jī)具有相同特點(diǎn)的磁場(chǎng)電流信號(hào) iM 和轉(zhuǎn)矩電流信號(hào) iT，并且假想地看作是兩個(gè)旋轉(zhuǎn)著的直流磁場(chǎng)的信號(hào)。3. 負(fù)補(bǔ)償?shù)?U/F 控制曲線；主要適用于風(fēng)機(jī)、泵類的平方負(fù)載。即稱為 U/f=常數(shù)的控制方法：也叫恒轉(zhuǎn)矩不變；因此在額定頻率 f1 以下調(diào)頻時(shí)也需要調(diào)節(jié)電壓變頻又變壓方法－PWM 利用調(diào)制波與三角波信號(hào)比較后獲得一系列等幅不等寬的脈沖序列。由于 IGBT 性能優(yōu)良(1800A/4500V/50kHz) ，已全面取代了功率晶體管而成為中小容量電力交流裝置中的主力器件，并廣泛用于交流變調(diào)速、開(kāi)關(guān)電源及其他設(shè)備中。2GTR 的工作特征GTR 也有三種工作狀態(tài)，即放大、飽和、截止。如果輸出的交流電頻率為 50Hz，在、逆變管則需要每 通斷一次（通斷頻率為25Hz） ，如此高的斷速度普通開(kāi)關(guān)器件是不可能勝任的。因此開(kāi)關(guān) S1～S4 的輪番通斷，從而將直流電壓 Ed 變成交流電壓 U1。 變頻技術(shù)的發(fā)展過(guò)程變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而誕生的。這種控制方法被應(yīng)用于通用變頻器的設(shè)計(jì)之中，是很自然的事，這種控制被稱為無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。此外，它必須直接或間接地得到轉(zhuǎn)子磁鏈在空間上的位置才能實(shí)現(xiàn)定子電流解耦控制，在這種矢量控制系統(tǒng)中需要配留轉(zhuǎn)子位置或速度傳感器，這顯然給許多應(yīng)用場(chǎng)合帶來(lái)不便。之后，1991 年由富士電機(jī)推出大家熟知的 FVR 與 FRNG7/P7 系列的設(shè)計(jì)中，三菱日立，東芝也都有類似的產(chǎn)品。 變頻器的發(fā)展史早期通用變頻器如東芝 TOSVERT－130 系列、FUJI FVRG5/P5 系列，SANKEN SVF 系列等大多數(shù)為開(kāi)環(huán)恒壓比（V/F= 常數(shù)）的控制方式。如下圖則為電機(jī)的機(jī)械特性圖圖 21 電機(jī)的機(jī)械特性圖因此三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速大致分五種：1）變極調(diào)速：適用于變極電機(jī)，即電機(jī)有多套繞組，在運(yùn)行時(shí)通過(guò)外部開(kāi)關(guān)控制繞組連接方式，從而改變極數(shù)，進(jìn)而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。按轉(zhuǎn)子電極對(duì)數(shù)區(qū)分：有 2 級(jí)2950r/min.、4 級(jí)1470r/min.、6 級(jí)980r/min.、8 級(jí)720r/min.、10 級(jí)590r/min. 。 使用變頻器調(diào)速信號(hào)傳遞快、控制系統(tǒng)時(shí)滯小、反應(yīng)靈敏、調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制精度高、使用方便、有利于提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，因而使用變頻器是廠、礦企業(yè)節(jié)能降耗的首選產(chǎn)品。變頻電機(jī)節(jié)電器是一種革命性的新一代電機(jī)專用控制產(chǎn)品，基于微處理器數(shù)字控制技術(shù)，通過(guò)其內(nèi)置的專用節(jié)電優(yōu)化控制軟件，動(dòng)態(tài)調(diào)整電機(jī)運(yùn)行工程中的電壓和電流，在不改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下，保證電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)荷需求精確匹配，從而有效避免電機(jī)因出力過(guò)度造成的電能浪費(fèi)。近年來(lái)，我國(guó)風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，加上引進(jìn)、消化國(guó)外的一些先進(jìn)技術(shù)，大部分風(fēng)機(jī)本身的效率已有明顯提高。 我國(guó)煤礦風(fēng)機(jī)運(yùn)行中普遍存在的問(wèn)題各工業(yè)部門(mén)調(diào)查資料的大量數(shù)據(jù)表明，目前我國(guó)使用的風(fēng)機(jī)、水泵的效率比國(guó)外同類產(chǎn)品的效率低 5%～10%。電機(jī)在我國(guó)的實(shí)際應(yīng)用中，同國(guó)外相比差距很大，機(jī)組效率為 75%，比國(guó)外低 10%；系統(tǒng)運(yùn)行效率為 30～40%，比國(guó)際先進(jìn)水平低 20～30%。與現(xiàn)有的電機(jī)節(jié)能措施，深入研究了變頻調(diào)速節(jié)能原理和實(shí)現(xiàn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目： 電機(jī)變頻節(jié)能設(shè)計(jì)姓 名： 吳宏偉指導(dǎo)教師： 田麗萍 郝世宇系 部 機(jī)電工程系山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2022 年 6 月 4 日班級(jí)： 電氣 330802學(xué)號(hào)： 4333080235目 錄摘 要 ........................................................................1第一章 論述 ...............................................