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我是“变频先锋”——变频电源的自白

发布时间:2015-03-31 08:39:42  来源:欧阳华斯

我叫变频电源,在众多节能新产品中,我以优异性能被人们誉为“变频先锋”。

       当今世界,极端灾害天气频频发生,冰川融化、海平面上升、干旱持续、暴雨成灾……严重威胁着人类的生存。今天,节能减排、保护环境成为人类必须共同面对的重要课题。我,就在这种大气候下应运而生。

       变频电源,顾名思义,就是一种综合应用变频技术与微电子技术,以改变电机工作电源频率和幅度,来控制交流电动机电力传动的元件。我的诞生,凝结着人类的智慧和汗水。

       工程师们为了风机、水泵等设备安全可靠运行,在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。在电机不是满负荷运行时,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费。举例来说,一匹半马才能把一车货物拉上高坡,人们通常会选择两匹马来完成任务。这里不是还有半匹马没有发挥作用吗?很显然,如果根据马的承载量来匹配货物,就可以减少浪费,实现效益最大化。同样的道理,完全可以应用在动力驱动富余量上。如果能使电机的转速达到人们实时所需的要求,那么系统损耗的能量就自然而然减少了!

       为实现电力传动装置的有效控制,科学家们进行了大胆的创新。1967年,世界上第一台变频电源开发成功,并投入商业运行。经过四十多年的发展,交流电机变频调速成为节约电能、改善生产工艺流程、提高产品质量、以及改善运行环境的一种主要手段。与之相对应,我们变频器以高效率、高功率因数,以及优异的调速和启制动性能而广受用户青睐,在众多领域发挥着重要作用。

       首先是软启动功能。电机硬启动,直接启动电流往往是其额定电流的3-5倍,忽然增高的电流不仅增加了电机的设计生产难度,而且对电网系统容量、输配电设施造成严重冲击,对挡板、阀门等设备的损害也极大。我的作用就是改变交流电机供电的频率和幅值,从而改变其运动磁场的周期,达到平滑控制电动机转速的目的。这使电机启动电流从零开始,逐渐增加,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备的使用寿命。

       其次是优化电机运行。在风机、中央空调等系统中,传统的供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施来实现的。出水口水压大小往往受水箱高度、储水量等因素影响,时常发生变化,要真正实现恒压并不容易。另外,风机、泵类等设备传统的调速方法是靠调节出入口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量。当输入功率过大时,大量能源就消耗在挡板、阀门的截流过程中,造成了浪费。这就像是人们在没有准确核算工程量的前提下就把大大超出需求量的砖块运上了高楼,造成人力和工时的浪费。如今,工程师们组合变频电源、PID调节器、单片机、PLC等,形成一个控制系统,就可以调节水泵的输出流量,减少无效劳动。人们只要设定泵站总管的出水压力,设定值与反馈的实际值进行比较,其差值经过运算处理后,系统会发出控制指令,控制水泵电动机的投运台数和转速,从而达到给水总管压力恒定的目标。与调节阀门控制水压相比,该系统降低了管道阻力,大大减少了截流损失的效能,而且不需要人工频繁操作,降低了劳动强度。如今,在自来水厂、生活小区、消防供水系统、污水提升及处理系统、农业排灌、音乐喷泉等场所,都有我忙碌的身影。

       在中央空调、风机等系统中,我们也有不俗的表现。中央空调是按照最大需要冷(热)量再加10~20%来设计的,耗电量大,节能潜力也大。用我去对中央空调制冷压缩机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔风扇、回风装置等进行调速节能控制,就可以避免过大流量和过大压力,保证系统正常有效运行,可以节电20%~50%。又如,在“万里长江第一隧”——上海长江隧道建设过程中,建设者需要确保长约8.9公里,内径13.7米的隧道内通风良好。为此,这个项目采用了德力西变频器,根据用风量大小直接给定电机转速,精准调节风量,优化了电气设施的使用,节能达20%-45%。

       产生经济效益的同时,变频电源的社会效益也十分显著。据测算,单单ABB集团在全球范围内已经生产并安装的变频电源每年就能节电1150亿度,相应减少9700万吨二氧化碳排放,超过芬兰一年的二氧化碳排放量。

       第三是对系统具有保护功能。在检知系统中的异常状态后,我可以自动修正动作或者封锁电力半导体器件PWM控制信号,使电机自动停车,如过电流失速防止、过电流切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。

       听完我的自白,您会认为我是名副其实的“变频先锋”吧,那么,就请您在生产生活中,给我充分发挥作用的机会!


 

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