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用于风机水泵的变频调速异步电动机高效运行方法
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2009-10-11
訾存贵
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用于风机水泵的变频调速异步电动机高效运行方法
目前应用于风机水泵调速的各种方法中效率最高的是变频调速，但它还没有使拖动风机水泵的异步电动机效率达到最高。为实现异步电动机的高效运行，提出了一种不同于普通压频比恒定的变频变压方法，即在保持频率不变，通过降低输入电压，使异步电动机的效率达到最高。
关键词：变频调速；效率；节能；工作方式
电动机的非经济运行情况，已经引起我国有关部门的重视，并分别于1990年和1995年制定和修订了一个强制性的国家标准：(GB12497-1995)三相异步电动机经济运行。希望依此来规范三相异步电动机的经济运行，国标的发布对低压电动机的经济运行起了很大的促进作用。
据统计我国风机、水泵类机械设备每年耗电量占全国发电量的31%，其中变负荷运行的占70%。由此可见仅风机、水泵类电机调速节能潜力就非常大。从最佳经济效益和节能角度来看，降低带风机类负载电机运行中的功率损耗，提高整个系统效率是非常必要的。
2 电机运行中定频降压节约电能的可行性
根据电机学知道，假设施于电动机定子绕组上的电压被降低，则电动机的电动势和磁通随之减小，铁耗将下降。同时，因这时随电压平方而变化的电动机转矩小于负载转矩，使电动机的转差率增加，直到电动机的转矩与负载转矩相平衡为止。转差率的增加引起转子电流增加，且使转子电流与定子电压间的相角也要增大。因而，当电压降低时，虽电动机的无载电流会减小，可是等于转子电流与无载电流几何和的定子电流，随着电压降低程度和负载的不同，可能增加或减少。
然而，对于轻载运行的电动机，电压适当降低一些，在经济上常常是有利的。这是因为在轻载运行时，转子电流并不大，在降低电压运行时，不仅不会超过允许值，而且增加的数值并不多；而另一方面却由于电压的降低，空载电流和铁耗均随之减低，所以这时的定子电流比正常电压时的值，不仅不会增加，可能还会降低。在这种情况下，电动机的总损耗就可降低，效率可以提高，定子温升和功率因数还可得到改善。
3 风机水泵类负载电动机定频降压节能算法
异步电动机稳态运行时的损耗包括:铜损、铁损、机械损耗、杂散损耗等。其中，机械损耗和杂散损耗因较小，且不易计算，通常可以忽略不计，因此，考虑电机铁耗和铜耗之和，可代表电机总的损耗。
目前应用于风机水泵调速的各种方法中效率最高的是变频调速，但它还没有使拖动风机水泵的异步电动机效率达到最高。为实现异步电动机的高效运行，提出了一种不同于普通压频比恒定的变频变压方法，即在保持频率不变，通过降低输入电压，使异步电动机的效率达到最高。
关键词：变频调速；效率；节能；工作方式
电动机的非经济运行情况，已经引起我国有关部门的重视，并分别于1990年和1995年制定和修订了一个强制性的国家标准：(GB12497-1995)三相异步电动机经济运行。希望依此来规范三相异步电动机的经济运行，国标的发布对低压电动机的经济运行起了很大的促进作用。
据统计我国风机、水泵类机械设备每年耗电量占全国发电量的31%，其中变负荷运行的占70%。由此可见仅风机、水泵类电机调速节能潜力就非常大。从最佳经济效益和节能角度来看，降低带风机类负载电机运行中的功率损耗，提高整个系统效率是非常必要的。
2 电机运行中定频降压节约电能的可行性
根据电机学知道，假设施于电动机定子绕组上的电压被降低，则电动机的电动势和磁通随之减小，铁耗将下降。同时，因这时随电压平方而变化的电动机转矩小于负载转矩，使电动机的转差率增加，直到电动机的转矩与负载转矩相平衡为止。转差率的增加引起转子电流增加，且使转子电流与定子电压间的相角也要增大。因而，当电压降低时，虽电动机的无载电流会减小，可是等于转子电流与无载电流几何和的定子电流，随着电压降低程度和负载的不同，可能增加或减少。
然而，对于轻载运行的电动机，电压适当降低一些，在经济上常常是有利的。这是因为在轻载运行时，转子电流并不大，在降低电压运行时，不仅不会超过允许值，而且增加的数值并不多；而另一方面却由于电压的降低，空载电流和铁耗均随之减低，所以这时的定子电流比正常电压时的值，不仅不会增加，可能还会降低。在这种情况下，电动机的总损耗就可降低，效率可以提高，定子温升和功率因数还可得到改善。
3 风机水泵类负载电动机定频降压节能算法
异步电动机稳态运行时的损耗包括:铜损、铁损、机械损耗、杂散损耗等。其中，机械损耗和杂散损耗因较小，且不易计算，通常可以忽略不计，因此，考虑电机铁耗和铜耗之和，可代表电机总的损耗。
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