Ef tveir eins mótorar vinna við 50HZ afltíðni, annar notar tíðnibreyti en hinn ekki, og bæði hraði og tog eru á nafnvirði mótorsins, getur tíðnibreytirinn þá sparað orku? Hversu mikið er hægt að spara?
Svar: Í þessu tilviki getur tíðnibreytirinn aðeins bætt aflstuðulinn og getur ekki sparað rafmagn.
1. Tíðnibreyting getur ekki sparað rafmagn alls staðar og það eru mörg tilvik þar sem tíðnibreyting sparar ekki endilega rafmagn.
2. Sem rafrás notar tíðnibreytirinn sjálfur einnig orku (um 2-5% af nafnafli)
3. Það er staðreynd að tíðnibreytar virka á afltíðni og hafa orkusparandi virkni. En forsenda þess er:
Í fyrsta lagi hefur tækið sjálft orkusparnaðaraðgerð (hugbúnaðarstuðning) sem uppfyllir kröfur alls kerfisins eða ferlisins;
Í öðru lagi, langtíma samfelld rekstur.
Auk þess skiptir það ekki máli hvort það sparar rafmagn eða ekki, það er tilgangslaust. Ef sagt er að tíðnibreytirinn virki orkusparandi án nokkurra forsendna, þá eru það ýkjur eða viðskiptalegar vangaveltur. Þekktir alla söguna, þá munt þú nota hann snjallt til að þjóna þér. Vertu viss um að fylgjast með notkunaraðstæðum og skilyrðum til að beita því rétt, annars verður þú að fylgja í blindni, trúa auðveldlega og láta blekkjast.
Við höfum oft eftirfarandi misskilninga þegar við notum tíðnibreyta:
Misskilningur 1: Notkun tíðnibreytis getur sparað rafmagn
Í sumum ritrýndar greinar er fullyrt að tíðnibreytar séu orkusparandi stýrivörur, sem gefur þá mynd að notkun tíðnibreyta geti sparað rafmagn.
Reyndar er ástæðan fyrir því að tíðnibreytar geta sparað rafmagn sú að þeir geta stjórnað hraða rafmótora. Ef tíðnibreytar eru orkusparandi stýritæki, þá má einnig telja allan hraðastýringarbúnað orkusparandi stýritæki. Tíðnibreytirinn er aðeins örlítið skilvirkari og hefur meiri aflstuðul en aðrir hraðastýringartæki.
Hvort tíðnibreytir geti náð orkusparnaði ræðst af hraðastillingareiginleikum álagsins. Fyrir álag eins og miðflúgvaviftur og miðflúgvadælur er togkrafturinn í réttu hlutfalli við ferning hraðans og aflið er í réttu hlutfalli við þriðjung hraðans. Svo lengi sem upprunalegt flæði lokans er notað og það er ekki starfandi við fullt álag, getur það náð orkusparnaði að skipta yfir í hraðastillingu. Þegar hraðinn lækkar í 80% af upprunalegu gildi er aflið aðeins 51,2% af upprunalegu gildi. Það má sjá að notkun tíðnibreyta í slíkum álagum hefur mestu orkusparandi áhrifin. Fyrir álag eins og Roots blásara er togkrafturinn óháður hraðanum, þ.e. fast togálag. Ef upprunalega aðferðin að nota loftræstiloka til að losa umfram loftrúmmál til að stilla loftrúmmálið er breytt í hraðastillingu, getur það einnig náð orkusparnaði. Þegar hraðinn lækkar í 80% af upprunalegu gildi sínu nær aflið 80% af upprunalegu gildi sínu. Orkusparandi áhrifin eru mun minni en í notkun í miðflúgvaviftum og miðflúgvadælum. Fyrir álag með föstu afli er aflið óháð hraðanum. Stöðug orkunotkun í sementsverksmiðju, eins og vog fyrir blandunarbelti, hægir á hraða beltisins þegar efnislagið er þykkt við ákveðnar flæðisaðstæður; þegar efnislagið er þunnt eykst hraði beltisins. Notkun tíðnibreyta í slíkum álagi getur ekki sparað rafmagn.
Jafnstraumsmótorar hafa meiri skilvirkni og aflstuðul en riðstraumsmótorar, samanborið við jafnstraumshraðastýringar. Skilvirkni stafrænna jafnstraumshraðastýringa er sambærileg við tíðnibreyta og jafnvel örlítið hærri en tíðnibreyta. Það er því rangt að halda því fram að notkun ósamstilltra riðstraumsmótora og tíðnibreyta spari meiri rafmagn en notkun jafnstraumsmótora og jafnstraumsstýringa, bæði fræðilega og í reynd.
Misskilningur 2: Afkastagetuval tíðnibreytisins byggist á nafnafli mótorsins.
Í samanburði við rafmótora er verð á tíðnibreytum tiltölulega hátt, þannig að það er mjög mikilvægt að draga úr afköstum tíðnibreytanna á sanngjarnan hátt og tryggja jafnframt öruggan og áreiðanlegan rekstur.
Afl tíðnibreytis vísar til afls 4-póla riðstraums ósamstilltra mótorsins sem hann hentar fyrir.
Vegna mismunandi fjölda pólana í mótorum með sömu afkastagetu er nafnstraumur mótorsins breytilegur. Þegar fjöldi pólana í mótornum eykst eykst einnig nafnstraumur mótorsins. Val á afkastagetu tíðnibreytisins getur ekki byggst á nafnafli mótorsins. Á sama tíma, fyrir endurbætur þar sem upphaflega voru ekki notaðir tíðnibreytar, er ekki hægt að byggja val á afkastagetu tíðnibreyta á nafnstraumi mótorsins. Þetta er vegna þess að val á afkastagetu rafmótors ætti að taka tillit til þátta eins og hámarksálags, umframstuðuls og forskrifta mótorsins. Oft er umframmagnið mikið og iðnaðarmótorar starfa oft við 50% til 60% af nafnálagi. Ef afkastageta tíðnibreytisins er valin út frá nafnstraumi mótorsins verður of mikill svigrúm eftir, sem leiðir til efnahagslegs sóunar og áreiðanleikinn batnar ekki þar af leiðandi.
Fyrir íkornabúrsmótora ætti afkastageta tíðnibreytisins að vera valin á þeirri meginreglu að nafnstraumur tíðnibreytisins sé meiri en eða jafn 1,1 sinnum hámarks eðlilegur rekstrarstraumur mótorsins, sem getur hámarkað kostnaðarsparnað. Við aðstæður eins og ræsingu við mikla álag, hátt hitastig, vafinn mótor, samstilltan mótor o.s.frv. ætti að auka afkastagetu tíðnibreytisins á viðeigandi hátt.
Fyrir hönnun sem notar tíðnibreyta frá upphafi er skiljanlegt að velja afköst tíðnibreytisins út frá nafnstraumi mótorsins. Þetta er vegna þess að ekki er hægt að velja afköst tíðnibreytisins út frá raunverulegum rekstrarskilyrðum á þessum tímapunkti. Að sjálfsögðu, til að draga úr fjárfestingu, getur afköst tíðnibreytisins í sumum tilfellum verið óviss fyrst, og eftir að búnaðurinn hefur verið í gangi um tíma er hægt að velja þau út frá raunverulegum straumi.
Í auka kvörnunarkerfi sementsmyllu með þvermál 2,4m × 13m í ákveðnu sementsfyrirtæki í Innri Mongólíu er einn innanlands framleiddur N-1500 O-Sepa duftveljari með háafköstum, búinn rafmótor af gerðinni Y2-315M-4 með afli upp á 132kW. Hins vegar er valinn FRN160-P9S-4E tíðnibreytir, sem hentar fyrir 4-póla mótora með afli upp á 160kW. Eftir að hann hefur verið tekinn í notkun er hámarksvinnutíðnin 48Hz og straumurinn er aðeins 180A, sem er minna en 70% af nafnstraumi mótorsins. Mótorinn sjálfur hefur töluvert umframgetu. Og forskriftir tíðnibreytisins eru einu stigi hærri en forskriftir drifmótorsins, sem veldur óþarfa sóun og bætir ekki áreiðanleika.
Fóðrunarkerfi kalksteinsmulningsvélarinnar nr. 3 í Anhui Chaohu sementverksmiðjunni notar 1500 × 12000 plötufóðrara og drifmótorinn notar Y225M-4 riðstraumsmótor með 45 kW afli og 84,6 A afli straums. Áður en tíðnibreytingin var hraðastillt kom í ljós með prófunum að þegar plötufóðrari knýr mótorinn venjulega er meðalþriggja fasa straumurinn aðeins 30 A, sem er aðeins 35,5% af afli mótorsins. Til að spara fjárfestingu var ACS601-0060-3 tíðnibreytir valinn, sem hefur 76 A afli útgangsstraums og hentar fyrir 4-póla mótora með 37 kW afli, sem skilar góðum afköstum.
Þessi tvö dæmi sýna að fyrir endurbætur sem upphaflega notuðu ekki tíðnibreyta, getur val á afköstum tíðnibreytisins út frá raunverulegum rekstrarskilyrðum dregið verulega úr fjárfestingu.
Misskilningur 3: Almennir vélar geta aðeins starfað á lægri hraða með tíðnibreytum undir nafnhraða þeirra.
Klassíska kenningin heldur því fram að efri mörk tíðni alhliða mótors séu 55 Hz. Þetta er vegna þess að þegar stilla þarf hraða mótorsins yfir nafnhraða til notkunar, mun stator tíðnin aukast umfram nafntíðnina (50 Hz). Á þessum tímapunkti, ef meginreglan um fast tog er enn fylgt til stýringar, mun stator spennan aukast umfram nafnspennuna. Þannig að þegar hraðabilið er hærra en nafnhraðinn verður að halda stator spennunni stöðugri við nafnspennuna. Á þessum tímapunkti, þegar hraðinn/tíðnin eykst, mun segulflæðið minnka, sem leiðir til lækkunar á togi við sama stator straum, mýkingar á vélrænum eiginleikum og verulegrar minnkunar á ofhleðslugetu mótorsins.
Af þessu má sjá að efri mörk tíðni alhliða mótors eru 55Hz, sem er forsenda:
1. Statorspennan má ekki fara yfir málspennuna;
2. Mótorinn starfar á nafnafli;
3. Stöðugt togálag.
Í ofangreindum aðstæðum hafa kenningar og tilraunir sannað að ef tíðnin fer yfir 55Hz, þá mun tog mótorsins minnka, vélrænir eiginleikar verða mýkri, ofhleðslugeta minnkar, járnnotkun eykst hratt og upphitun verður mikil.
Höfundurinn telur að raunveruleg rekstrarskilyrði rafmótora gefi til kynna að hægt sé að auka hraða almennra mótora með tíðnibreytum. Er hægt að auka hraða með breytilegri tíðni? Hversu mikið er hægt að auka hann? Það ræðst aðallega af álaginu sem rafmótorinn dregur. Í fyrsta lagi er nauðsynlegt að ákvarða hver álagshraðinn er? Í öðru lagi er nauðsynlegt að skilja álagseiginleikana og gera útreikninga út frá sérstökum aðstæðum álagsins. Stutt greining er sem hér segir:
1. Reyndar er hægt að nota 380V alhliða mótor í langan tíma þegar statorspennan fer yfir 10% af nafnspennunni, án þess að það hafi áhrif á einangrun og líftíma mótorsins. Statorspennan eykst, togið eykst verulega, statorstraumurinn minnkar og vindhitastigið lækkar.
2. Álagshraði rafmótorsins er venjulega 50% til 60%
Almennt starfa iðnaðarmótorar við 50% til 60% af nafnafli sínu. Samkvæmt útreikningum, þegar úttaksafl mótorsins er 70% af nafnafli sínu og statorspennan eykst um 7%, minnkar statorstraumurinn um 26,4%. Á þessum tíma, jafnvel með stöðugri togstýringu og notkun tíðnibreytis til að auka mótorhraða um 20%, eykst statorstraumurinn ekki aðeins ekki heldur minnkar hann einnig. Þó að járntap mótorsins aukist verulega eftir að tíðnin eykst, er hitinn sem myndast við það hverfandi miðað við hitann sem minnkar við lækkun statorstraumsins. Þess vegna mun hitastig mótorvindingarinnar einnig lækka verulega.
3. Það eru ýmsar álagseiginleikar
Rafmótorinn þjónar álaginu og mismunandi álag hefur mismunandi vélræna eiginleika. Rafmótorar verða að uppfylla kröfur um vélræna eiginleika álags eftir hröðun. Samkvæmt útreikningum er leyfileg hámarks rekstrartíðni (fmax) fyrir fast togálag við mismunandi álagshraða (k) í öfugu hlutfalli við álagshraðann, þ.e. fmax = fe/k, þar sem fe er nafnaflstíðnin. Fyrir fasta álag er leyfileg hámarks rekstrartíðni almennra mótora aðallega takmörkuð af vélrænum styrk mótorsins og ássins. Höfundurinn telur að almennt sé ráðlegt að takmarka hana við 100Hz.
Dæmi um notkun:
Keðjufötuflutningabíllinn í ákveðinni verksmiðju hefur fast togálag og vegna aukinnar framleiðslu þarf að auka mótorhraða hans um 20%. Mótorgerðin er Y180L-6, með nafnafl upp á 15 kW, nafnspennu upp á 380 V, nafnstraum upp á 31,6 A, nafnhraða upp á 980 r/mín, skilvirkni upp á 89,5%, aflstuðul upp á 0,81, rekstrarstraum upp á 18-20 A, hámarksrekstrarafl upp á 7,5 kW við venjulegar aðstæður og álagshraða upp á 50%. Eftir uppsetningu CIMR-G5A4015 tíðnibreytisins er rekstrartíðnin 60 Hz, hraðinn er aukinn um 20%, hámarksútgangsspenna tíðnibreytisins er stillt á 410 V, rekstrarstraumur mótorsins er 12-15 A, sem lækkar um 30% og hitastig mótorvindingarinnar lækkar verulega.
Misskilningur 4: Að vanrækja eðlislæga eiginleika tíðnibreyta
Dreifingaraðilinn sér venjulega um villuleit tíðnibreytisins og engin vandamál koma upp. Uppsetning tíðnibreytisins er tiltölulega einföld og venjulega framkvæmd af notandanum. Sumir notendur lesa ekki notendahandbók tíðnibreytisins vandlega, fylgja ekki tæknilegum kröfum um smíði nákvæmlega, hunsa eiginleika tíðnibreytisins sjálfs, jafna hann við almenna rafmagnsíhluti og starfa út frá forsendum og reynslu, sem felur í sér hættur á bilunum og slysum.
Samkvæmt notendahandbók tíðnibreytisins ætti kapallinn sem tengdur er við mótorinn að vera varinn kapall eða brynvarinn kapall, helst lagður í málmrör. Endar klipptra kapalsins ættu að vera eins snyrtilegir og mögulegt er, óvarðir hlutar ættu að vera eins stuttir og mögulegt er og kapallinn ætti ekki að vera lengri en ákveðin fjarlægð (venjulega 50 m). Þegar fjarlægðin milli víranna milli tíðnibreytisins og mótorsins er löng mun mikill harmonískur lekastraumur frá kaplinum hafa skaðleg áhrif á tíðnibreytinn og nærliggjandi búnað. Jarðtengingarvírinn sem kemur til baka frá mótornum sem tíðnibreytirinn stýrir ætti að vera tengdur beint við samsvarandi jarðtengingarklemma tíðnibreytisins. Jarðtengingarvír tíðnibreytisins ætti ekki að vera sameiginlegur með suðuvélum og rafmagnstækjum og ætti að vera eins stuttur og mögulegt er. Vegna lekastraumsins sem tíðnibreytirinn myndar, ef hann er of langt frá jarðtengingarpunktinum, verður spenna jarðtengingarklemmunnar óstöðug. Lágmarksþversniðsflatarmál jarðtengingarvírs tíðnibreytisins verður að vera meira en eða jafnt þversniðsflatarmáli aflgjafasnúru. Til að koma í veg fyrir truflanir í notkun ættu stjórnsnúrur að nota snúna, varðaða víra eða tvíþátta, varðaða víra. Gætið þess að snerta ekki varða netsnúruna við aðrar merkjalínur og búnaðarhús og vefjið hana inn í einangrunarteip. Til að forðast hávaða ætti lengd stjórnsnúrunnar ekki að vera meiri en 50 m. Stýrisnúruna og mótorkapalinn verða að vera lagðir sérstaklega, í aðskildum kapalrennum, og haldið eins langt frá hvor öðrum og mögulegt er. Þegar þeir tveir verða að skerast ætti að krossa þá lóðrétt. Setjið þá aldrei í sömu leiðslu eða kapalrennu. Hins vegar fylgdu sumir notendur ekki stranglega ofangreindum kröfum við lagningu snúra, sem leiddi til þess að búnaðurinn gekk eðlilega við einstaka villuleit en olli alvarlegum truflunum við eðlilega framleiðslu, sem gerði hann óvirkan.
If the secondary air temperature gauge of a cement plant suddenly shows abnormal readings: the indicated value is significantly low and fluctuates greatly. It has been running very well before this. Checked thermocouples, temperature transmitters, and secondary instruments, no issues were found. What are the relevant? When the instrument was moved to another measuring point, it operated completely normally. However, when similar instruments from other measuring points were replaced here, the same phenomenon also occurred. Later, it was discovered that a new frequency converter had been installed on the motor of cooling fan No. 3 in the grate cooler, and it was only after the frequency converter was put into use that the secondary air temperature gauge showed abnormal readings. Stop the frequency converter and immediately restore the secondary air temperature gauge to normal; Restarting the frequency converter, the secondary air temperature gauge showed abnormal readings again. After repeated testing several times, it was determined that the interference from the frequency converter was the direct cause of the abnormal display on the secondary air temperature gauge. The fan is a centrifugal ventilator, which originally used valves to adjust the air volume, but later changed to variable frequency speed regulation to adjust the air volume. Due to the large amount of dust and harsh environment on site, the frequency converter is installed in the MCC (Motor Control Center) control room. For the convenience of construction, the frequency converter is connected to the lower side of the main contactor of the fan, and the output cable of the frequency converter uses the power cable of the fan motor. The power cable of the fan motor is a PVC insulated non steel armored sheathed cable, and is laid parallel to the secondary air temperature meter signal cable in different bridge layers of the same cable trench. It can be seen that it is precisely because the output cable of the frequency converter does not use armored cables or be laid through iron pipes that interference phenomena occur. This lesson should be given special attention to renovation projects that did not originally use frequency converters.
Einnig skal gæta sérstakrar varúðar við daglegt viðhald tíðnibreyta. Sumir rafvirkjar kveikja strax á tíðnibreytinum til viðhalds um leið og þeir greina bilun og slá hann út. Þetta er mjög hættulegt og getur valdið slysum af völdum raflosta. Þetta er vegna þess að jafnvel þótt tíðnibreytinn sé ekki í notkun eða rafmagnið hafi verið rofið, getur samt verið spenna á aflgjafalínunni, jafnstraumstenginu og mótorstenginu á tíðnibreytinum vegna þétta. Eftir að rofinn hefur verið aftengdur er nauðsynlegt að bíða í nokkrar mínútur eftir að tíðnibreytinn tæmist alveg áður en byrjað er að vinna. Sumir rafvirkjar eru vanir að framkvæma einangrunarprófanir á mótornum sem knúinn er af breytilegu tíðnikerfi með því að nota hristiborð þegar þeir taka eftir því að kerfið sláir út, til að ákvarða hvort mótorinn hafi brunnið út. Þetta er einnig mjög hættulegt, þar sem það getur auðveldlega valdið því að tíðnibreytinn brenni. Þess vegna, áður en kapallinn milli mótorsins og tíðnibreytisins er aftengdur, má ekki framkvæma einangrunarprófanir á mótornum né á kaplinum sem þegar er tengdur við tíðnibreytinn.