【正文】 的效率已有明顯提高。風(fēng)機(jī)只有在使用中才能反映出它的經(jīng)濟(jì)性。提高單體設(shè)備的效率，可以為國(guó)家節(jié)省可觀的能源。如某礦的主風(fēng)機(jī)以及輔助風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況表明，其負(fù)荷率（電動(dòng)機(jī)輸入功率/電動(dòng)機(jī)銘牌功率）在 76%以上者僅占 %，低于 60%者占 %。 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%。通過(guò)對(duì)電機(jī)的節(jié)能改造，不僅能夠節(jié)約能源，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有很好的社會(huì)效益，而且能夠直接減少企業(yè)的成本支出，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)的能源資源相對(duì)擁有量較少，長(zhǎng)期以來(lái)能源供需矛盾十分緊張。例如主通風(fēng)機(jī)停止供風(fēng) 5min 就是煤礦大事故。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%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的總裝機(jī)容量約為 4 億千瓦，年耗電量約為 6000 億 kWh，約占工業(yè)用電的 70—80%。關(guān)鍵詞：電機(jī)節(jié)能；電機(jī)調(diào)速；變頻；矢量控制。文中給出的電機(jī)節(jié)能改造的變頻技術(shù)方法、基本原理，目的是為企業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)選擇合理的改造方案提供依據(jù)。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)。對(duì)電機(jī)節(jié)能方法進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此在我國(guó)中小型電機(jī)具有極大的節(jié)能潛力，推行電機(jī)節(jié)能勢(shì)在必行。我國(guó)以中小型電機(jī)為主，約占 80%，而中小型電機(jī)耗損的電量卻占總損耗量的90%。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目： 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 ..................................................................1 我國(guó)電機(jī)的現(xiàn)狀 ..........................................................1 我國(guó)煤礦風(fēng)機(jī)運(yùn)行中普遍存在的問(wèn)題 ........................................1 課題研究的方向與趨勢(shì) ....................................................2第二章 電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) ..........................................................4 電動(dòng)機(jī)分類 ..............................................................4 電機(jī)設(shè)備的轉(zhuǎn)速計(jì)算以及調(diào)速措施 ..........................................4第三章 變頻器的基本原理和知識(shí) .................................................8 變頻器的發(fā)展史 ..........................................................8 變頻技術(shù)的發(fā)展過(guò)程 .....................................................10 變頻器的分類 ...........................................................11 變頻器的電路組成 .......................................................12 變頻器中的的半導(dǎo)體開關(guān) .............................................15 變頻調(diào)速方法 ...........................................................17 變頻的控制算法 .........................................................19 普通異步電動(dòng)機(jī)與變頻電機(jī)的區(qū)別 .........................................21 變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)及市場(chǎng) ...................................................24第四章 電機(jī)節(jié)能改造項(xiàng)目 ......................................................26 調(diào)速裝置的運(yùn)行可靠性和投資對(duì)比 .........................................26 投資對(duì)比 ...............................................................27 主要調(diào)速方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比 ...............................................28 變頻改造節(jié)能案例 .......................................................29 改造投資估算 .......................................................31 分機(jī)節(jié)能效益的計(jì)算 .................................................32 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) ...........................................................32 變頻控制技術(shù)的顯性和隱性效益及利弊分析 .................................33 變頻器的外接電路與參數(shù)設(shè)置 .............................................33第五章 結(jié) 論 ................................................................38參考文獻(xiàn) .....................................................................39致 謝 .......................................................................41摘 要電機(jī)是一種應(yīng)用量大、使用范圍廣的高耗能動(dòng)力設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的總裝機(jī)容量約為 4 億千瓦，年耗電量約為 6000 億 kWh，約占工業(yè)用電的 70～80%。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%。我國(guó)資源以煤炭為主，電機(jī)是煤礦生產(chǎn)中重要的設(shè)備，也是主要耗能設(shè)備。本文中介紹目前電機(jī)設(shè)備在運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題，分析了解電機(jī)類設(shè)備的能耗狀況，討論了電機(jī)的基本參數(shù)、特性曲線，重點(diǎn)闡述了電機(jī)的節(jié)電方法以及節(jié)能原理。重點(diǎn)說(shuō)明了電機(jī)變頻節(jié)能方法與應(yīng)用。同時(shí)對(duì)調(diào)速裝置的選擇和調(diào)速方案比較作了介紹，力求技術(shù)先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。第一章 論述 我國(guó)電機(jī)的現(xiàn)狀電機(jī)是一種應(yīng)用量大、使用范圍廣的高耗能動(dòng)力設(shè)備。我國(guó)以中小型電機(jī)為主，約占 80%，而中小型電機(jī)耗損的電量卻占總損耗量的90%。電機(jī)設(shè)備是煤礦生產(chǎn)中重要的設(shè)備，也是主要耗能設(shè)備，電機(jī)設(shè)備具有容量大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，系統(tǒng)運(yùn)行是要求絕對(duì)可靠。煤礦通風(fēng)電耗一般占生產(chǎn)電耗的 15%～25%，高的可達(dá) 40%以上。因此，為了緩解這個(gè)矛盾，就必須重視對(duì)電機(jī)的節(jié)能改造。同時(shí)也可以為國(guó)家節(jié)約資源造福于我們的后代。設(shè)計(jì)中過(guò)多的考慮建設(shè)前后工藝要求的差異，選型欲量過(guò)大，使設(shè)備長(zhǎng)期在低負(fù)荷、低運(yùn)行效率下工作。作為煤礦企業(yè)，都希望廠家能提供效率更高的風(fēng)機(jī)。但是許多高效設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)往往處于低效運(yùn)行的狀態(tài)，并沒有達(dá)到節(jié)能的目的。縱然一臺(tái)風(fēng)機(jī)本身效率已經(jīng)很高，但由于使用和選型不當(dāng)，也將變成“電老虎” 。但是，根據(jù)我國(guó)當(dāng)前風(fēng)機(jī)的使用現(xiàn)狀來(lái)看，只有注意大力提高“風(fēng)機(jī)系統(tǒng)效率” ，才能取得較好的節(jié)能效益。 課題研究的方向與趨勢(shì)為在企業(yè)所使用的耗電設(shè)備中風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、液壓油泵、循環(huán)泵等電機(jī)類負(fù)載占絕大多數(shù)。而經(jīng)溢流溢壓閥或比例調(diào)節(jié)閥溢流溢壓后，會(huì)釋放大量的能量，這部分耗散的能量實(shí)際上是電機(jī)從電網(wǎng)吸收能量中的一部分，造成了電能極大的浪費(fèi)。如果我們改變電機(jī)的工作方式，讓它不總是在額定工作頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)，而是改由變頻調(diào)整控制系統(tǒng)進(jìn)行啟?？刂坪驼{(diào)整運(yùn)行，則其轉(zhuǎn)速就可以在 0～2900r/min的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，即輸出的流量、壓力或風(fēng)量也隨之可在 0～100%范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，使之與負(fù)載的工作需要求精確匹配，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。交流電動(dòng)機(jī)是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的電機(jī)，約占各類電動(dòng)機(jī)總數(shù)的 85%，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、不需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但它的弱點(diǎn)是調(diào)速困難，因而在許多應(yīng)用場(chǎng)合受到限制或借助機(jī)械方式來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。因此開發(fā)絕緣門極雙極型晶體管（IGBT） ，高頻大功率靜電感應(yīng)式晶體管（SIT） ，靜電感應(yīng)式晶閘管（SITH） ，MOS 控制的晶體管（MCT） ，絕緣門極晶體管（IGT） ，絕緣門極可關(guān)斷晶閘管（IGTO） ，智能功率集成電路（ Smart Power）和光控晶閘管等元件組成的新型交流傳動(dòng)裝置是風(fēng)機(jī)交流調(diào)速的發(fā)展方向。它不但能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而且在負(fù)載不同時(shí)，始終高效運(yùn)行，有良好的動(dòng)態(tài)特性，能實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性、高精度的自動(dòng)控制。變頻調(diào)速裝置（變頻器）已在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。變頻器就負(fù)載類型而言主要有兩方面的典型應(yīng)用：恒轉(zhuǎn)矩應(yīng)用；變轉(zhuǎn)矩應(yīng)用。以其優(yōu)良的調(diào)速性能，提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高舒適性，使設(shè)備合理化，適應(yīng)或改善環(huán)境等。第二章 電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 電動(dòng)機(jī)分類電動(dòng)機(jī)從機(jī)械結(jié)構(gòu)上來(lái)看，是由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成的，其工作原理是通過(guò)電流經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng)和定子線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子按照左手定律旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，完成將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的使命。按轉(zhuǎn)子工作性質(zhì)區(qū)分：有同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)；按裝配形式區(qū)分：有鼠籠式—小功率高功率因數(shù)、繞線式—大功率低功率因數(shù)。按使用電壓區(qū)分：有220V、380V、440V、660V、1140V、3KV、6KV 、10KV。電力拖動(dòng)系統(tǒng)主要有電源、控制設(shè)備、電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械五部分組成。為了更好地應(yīng)用它，就需要讓它精確地工作，換句話說(shuō)，就是要對(duì)它進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)速。三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理：1）對(duì)稱三相繞組中通入對(duì)稱三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；2）轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流；3）轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；因此三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式： ??spfn???160其中：n：轉(zhuǎn)速； f：頻率； s：轉(zhuǎn)差率； p：極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù) P 與同步轉(zhuǎn)速 N 的關(guān)系P 1 2 3 4 5 6 ……N 3000 1500 1000 750 600 500 ……根據(jù)泵與風(fēng)機(jī)學(xué)的知識(shí)，在風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載變流量、變壓力的運(yùn)行狀況中，流量、揚(yáng)程和消耗的能量之間有下面的關(guān)系： 21nQ? 風(fēng)機(jī) /水泵的流量和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比；（Q 為分機(jī)和水泵的流量）212???????nH風(fēng)機(jī)/水泵的全壓/揚(yáng)程和電機(jī)轉(zhuǎn)速的平方成正比；（H 為風(fēng)機(jī)/水泵的全壓/） 321??????nP風(fēng)機(jī) /水泵消耗的軸功率跟電機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比；（P 為風(fēng)機(jī)/水泵消耗的軸功率；軸功率公式：N 0/N=r/r1（n 0/n） 3 （N：功率；r：氣體密度；n：轉(zhuǎn)速）無(wú)論是水泵還是風(fēng)機(jī)還是其它的電機(jī)起功率都與轉(zhuǎn)速 n 有關(guān)，交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n＝60 f(1－s)/p (1)式中：n—異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f—異