电机目前使用几种主要节能方案与比较

起动性能
采用变频调速时，对于风机泵类负载，其起动电流小，对电网无冲 击。 液力耦合器不能直接改善起动性能，起动电流达到额定电流的5-7 倍。 起动对电动机和电网的冲击相当大，影响电网的稳定性 。
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变频调速与液力耦合器调速的其它性能 比较
运行可靠性、运行维护
➢ 液力耦合器工作时是通过一导管调整工作腔的充液量，从而改变传递扭矩和 输出转速来满足工况要求；因此，对工作腔及供油系统需经常维护及检修。
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变频调速与液力耦合器调速的节能比较
图1“两种调速方式效率
曲线”为典型的液力耦
合器和变频器（高高变
频器）的效率－转速曲
线，随着输出转速的降
低，液力耦合器的效率
基本上正比降低（例如：
额定转速时效率0.95，
75%转速时效率约0.72，
20%转速时效率约0.19）；
而变频器在输出转速下
降时效率仍然较高（例
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1.液力耦合器调速的工作原理
工作原理
如采用液力耦合器调速，则电动机转轴连接到液力 耦合器，而负载连接到液力耦合器，电动机由电网供电， 电动机仍全速运行。 ➢ 液力耦合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化， 来传递电动机能量并改变输出转速的。 ➢ 电动机通过液力耦合器的输入轴拖动其主动工作轮，对 工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力耦合器的 从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载，这样，可 以通过控制工作腔内参与能量传递的工作油多少来控制 输出轴的力矩，达到控制负载的转速的目的。 ➢ 液力耦合器也可以实现负载转速无级调节。
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变频调速与液力耦合器调速的其它性能 比较
功率因数
➢ 变频调速可以在很宽的转速范围内保持高功率因数运行（例如20%以 上转速时功率因数大于0.95%），
➢ 液力耦合器低速运行时功率因数低于电动机额定功率因数，如果在 70%以下转速时，功率因数将低于0.7。
➢ 采用液力耦合器如果需要提高功率因数，则需另加功率因数补偿装 置。
➢ 耦合器运行时间稍长，会漏油严重，对环境污染大，地面被油污蚀严重。 ➢ 如果液力耦合器出现故障，无法直接定速运行，必须停机检修。 ➢ 电机和风机运行噪风机和电机的使用寿命。 ➢ 后期使用、维护、维修费用大。 ➢ 高压变频装置目前技术已趋成熟，尤其是单元串联多电平方式的高压变频装
速下降时，虽然液力耦合器效率正比下降，但电动机综合轴功率还是随 着转速的下降成二次方比例下降，因此也能起到节能作用。 ➢ 变频调速通过电力电子整流和PWM逆变技术改变电动机定子的电压和 频率，除本身控制所需很少一部分能量消耗保持不变外，电力电子器件 的损耗基本上与输出功率成正比，因此变频调速可以在全转速范围内保 持较高效率运行。 ➢ 液力耦合器依靠泵和涡轮传递能量，在低速输出时，泵和涡轮的效率均 下降，因此综合效率随转速下降而下降。
如：额定转速时效率0.97，
75%以上转速时效率大
于0.95，20%以上转速时
效率大于0.9）。
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变频调速与液力耦合器调速的节能比较
曲线分析： ➢ 从曲线数据看，当输出转速降低时，液力耦合器的效率比变频调速的效
率下降快得多，因此变频调速的低速特性比液力耦合器要好。 ➢ 当用于风机、泵类负载时，由于其轴功率与转速的三次方成正比，当转
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1.变频器调速的工作原理
工作原理
➢ 电动机采用变频调速后，电动机转轴与负载直接相连， 但电动机不再由电网直接供电，而是由变频器供电，变 频器通过改变电动机的供电频率改变电机转速，因此可 以实现相当宽的频率范围内无级调速，而且在全范围内 具有优异的效率和功率因数特性。
➢ 采用变频调速后，异步电动机转速n=60f(1-s)/p，其中f 为变频器输出频率，s 为异步电动机转差率，p 为电动机 极对数。
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变频调速与液力耦合器调速的其它性能 比较
调节及控制特性
➢ 液力耦合器依靠调节工作腔油量大小改变输出转速，因 此延迟性较明显，不能快速响应，可能跟不上控制的需 要，同时这时候的电流较大，如整定不好会引起跳闸， 影响系统稳定性。
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变频调速与液力耦合器调速的节能比较
功率损耗的原因
➢ 电动机本身功率损耗除外，无论是变频调速还是液力耦合 器调速，均存在额外的功率损耗。
➢ 液力耦合器从电动机输出轴取得机械能，通过液力变速后 送入负载，其效率不可能为1；变频器从电网取的电能， 通过逆变后送入电动机电枢，其效率也不可能是1。而且 在全转速范围内，两种方式的效率曲线也不一样。
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变频调速与液力耦合器调速的节能比较
理论计算节能比较
➢ 1000kW 风机风量从100%降低到70%，由于流量与转速一次方成正比， 因此转速可以降低70%，负载功率理论上降为34.3%，如果采用直接 高高变频调速，其效率按0.95 算，再考虑电动机效率在低功率时有 所下降、和管道系统效率有所下降， 电网总输入功率约 34.3%/0.95/0.85/0.95=44.71%，即447.1kW，节能55.29%，全年按300 日计算，年节电398 万度。如果采用液力耦合器，其效率按0.665 计 算，电网总输入功率约34.3%/0.665/0.85/0.95=63.87%，即638.7KW， 节能36.13%，年节电260 万度。列表如下 。
电机目前使用的几种主要节能 方案及比较
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目录
1. 风机水泵的调节 2. 液力耦合器调速 3. 串级和双馈调速（转子侧） 4. 变频调速（定子侧）
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风机、水泵的调节
工作原理
➢ 风机和泵类负载一般称二次型负载，转矩与转速二次方 成比例，功率与转速三次方成比例。当ω<0.6nN时，转 矩和功率已很小，再往下调已无意义，因此调速范围一 般限制在40％。在调速性能方面，对静态精度和动态响 应无严格要求。
置具有单元自动切换和冗余运行特性，在单元故障时可不停机连续运行，可 靠性得以保证，而且检修维护相当容易，只需定期更换进风滤网即可。 ➢ 在加速期间大大减小了噪声，削弱了噪声污染。由于不用定期拆换轴承或者 对液力耦合器进行维修，避免了机油对环境的污染，使风机房的现场环境有 了极大改善。 ➢ 由于电机降低速度运行以及工作在高效率区，因此电机和轴承的温升都明显 低于采用液力耦合器的系统，这样可以延长风机系统的使用寿命。