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一、電動機為什么要調速?
電動機需要調速主要是由于電動機所服務的對象不同而提出的要求,因為不同的生產機械要求有不同的運行運度,甚至一臺生產機械在不同的生產過程時需要不同的運行速度。例如,軋制不同鋼種或不同規格的鋼材時,要求以不同的速度進行軋制,這就要求我們根據生產工藝的要求,來改變電機拖動系統的運轉速度;例如,中央空調系統根據制冷或制熱量的不同,要求調節壓縮機的運轉速度,等等。這些也就是工程上所講的調速問題。
聯系到我們熟悉的風機和水泵,按生產和工藝要求,希望調節風量與流量,按理講應該調節電動機的轉速,但我們在許多場合中看到的是利用擋板閥門或者放空的辦法來調節風量或流量,為什么不能調節電動機的轉速,這是牽涉到很復雜的技術問題。
二、電動機調速與節能的關系
以大家熟悉的風機和水泵為例,來說明電動機調速與節能之間的關系。風機和水泵都是流體機械,流體機械的轉速變化與其流量、壓力和功率之間的變化有如下的關系:
上述式子中Q1、H1、P1分別代表轉運n1時的流量、壓力、功率。Q2、H2、P2、分別代表轉速n2時的流量、壓力、功率。即流量與轉速的一次方成正比:壓力與轉速的平方成正比;功率與轉速的三次方成正比。
由此可見,當通過降低轉速以減少流量來達到節流目的時,所消耗的功率將降低很多。例如:當轉速降到80%時,流量減少到80%,而軸功率卻下降到額定功率的(80%)3≈51%;若流量需減少到40%,則轉速相應減少到40%,此時軸功率下降到額定功率的(40%)3≈6.4%。
從下圖所示調節流量的H-Q特性曲線上也能清楚地看出調速與節能的關系。
風機(水泵)原來工作在A點,風量為Q1、風壓為H1、轉速為n1?,F需將風量由Q1調到Q2。要實現此調節,無外乎兩種方法:
第一種方法是保持電機轉速不變,通過調節風門來調節流量。此時風機的對H-Q詩性曲線不變,仍為H1-Q。而風門發生變化,即管路的阻力特性發生了變化,回原來的h1-Q調至h2-Q(即管路阻力增加)。由圖可知,工作點由A移動至B,相應的流量、風壓分別為Q2、H2,此時消耗的功率正比與BH2OQ2所圍的面積。
第二種方法是管路的阻力特性h1-Q保持不變(即風門不變),通過調節電機的轉速來調節流量。電機轉速由n1調至n2,則風機的H-Q特性曲線由H1-Q變為H2-Q,該由線與阻力特性曲線h1-Q相交于C點,即為新的工作點,相應的流量、風壓分別為Q2、H3,此時消耗的功率正比與CH3OQ2所圍的面積。
顯然第二種方法通過改變轉速來調節流量所消耗的功率要小得多。由以上分析可知,調運控制是風機、水泵節能的相當有效的措施。