内容:
系统比节能 加回馈单元
后能回馈下
降能 不用牺牲转差调速，不
倒拉，回馈下降能，
轻、空钩功率因数高。 不用牺牲转差调速, 无涡流
损耗，回馈下降能，轻、
空钩功率因数高。 回馈下降能, 轻、
空钩功率因数高 回馈下降能, 轻、
无激磁损耗，空
钩功率因数高
变-
那一世小说网 穿越小说网 网游小说网 http://www.nayishi.com
频回馈系统能耗有三大部分：变频器能耗（为电机功率的5%左右）、回馈单元能耗[为其标称功率的5%,即为电机功率的3%左右（现计为4%）(下降回馈功率为电机功率的60%)]、高次谐波引起的附加输电线损失（这部分附加能耗可以通过变频器的就地安装下降至无需计入）。变频回馈改造附加能耗总和，约为其额定功率的9%左右。
三．下文以一些实例来进行验证：
3.1. 定子调压调速例：某钢厂一台100/30T A7工作级别行车,主起升机构能耗分析：主钩运行速度：V=6.3m/min;选用电动机为YZR355L2-10(H)，P=132KW，n=588r/min，λm=3.1, Ie1=279A; Ie2=167.5A,V20=475V.
电机参数计算如下:Se=(600-588)/600=0.02; 2e = Se V20 Ie2
=0.02x475 167.5 =0.0328.
额定载荷额定速运行所需电机功率：P=Q 6.12 =100 x 6.2x0.192=119.04kw.
式中：Q —— 起升载荷，吨；
—— 起升速度，m/min；
η —— 机构总效率；η = 0.85.
下文为所选西门子定子调压调速系统现埸验收测试数据；见表1：
电机电流 A 上 升 下 降 电源电压 载荷 挡次
速度
比率 1 2 3 4 1 2 3 4 v
15% 25% 45% 100% 15% 25% 45% 100%
空钩10T 180 175 170 170 130 130 150 150 390
空包50T 230 215 200 190 190 195 205 205 390
85T 270 250 220 215 220 220 230 230 385
满负荷 100T 290 270 250 240 240 250 260 210 370
上表见：上升速度愈低电流愈大，能耗也愈大，现以最高的调速挡(第三挡0.45 )进行上升过程能耗分析。（因是在相同的调速比下比能耗，故以比率计）.
定子调压调速系变转差调速，依据变转差调速全部转差能量都只能以发热的形式消耗在电机转子及其所串电阻系统中的原则计算；变频回馈调速除正常所需功耗外,需加变频回馈器件能耗,(最大为额定所需功率的9%);现计算如下：
上升：满载第三挡运行应耗功率：P=Q0.45 0.192=0.45x119.04=53.57kw
定子调压调速转差附加能耗:≥119.04 -53.57=65.47kw
变频附加能耗:≤119.04X0.05=6kw
下降：满载下降第三挡有用功耗: —0.45x119.04x0.85x0.85= —38.7kw
下降第三挡可回馈电网能耗: —0.45x119.04x0.85x0.85x0.8= —30.96kw
定子调压调速满载下降第三挡倒拉转差能耗:
≥[1-(-0.45)] x119.04 x 0.85x0.85=124.7kw
下降第一挡变频回馈装置附加能耗: 0.45x119.04x0.85x0.85x0.09= 3.48kw
式中：0.85——为起重机机械总效率 。0.85x0.85——下降过程η抑制运动。
0.8 ——1-0.2 ( 0.2——为制动运行消耗在电机内的能耗)。
0.09——0.05(变频器能耗)+0.04(回馈单元能耗)。
0.192——起重机起升机构功率计算系数。
上例系统能耗比较情况见表2：
调速方式 调速运行有用功耗kw 下降能
回馈电
网kw 空、轻载
cos
调速元器件自身能
耗kw (实际)能耗kw
一个回程总能耗kw
定子调压调速 上升(第三挡) 53.57 低 119.04 243.74
下降(第三挡) 38.7-30.96=7.74 124.7
变频回馈调速 上升(第三挡) 53.57 高 119.07x0.05
=6 53.57+6=59.57 39.83
下降(第三挡) 38.7-30.96=7.74 —30.96 3.48 7.74+3.48-30.96
= —19.74
一个回程变频回馈调速比定子调压调速节能耗降低率 (243.74-39.83)/243.8≈84%
涡流制动调速：因其方法简单，故使用广泛，其节能分析有一定的实用意义。下文通过一台50/10Tx28.5m A6涡流制动器控制的起重机作变频回馈调速改造的例子,分析它和变频回馈调速的能耗对比情况：
例2：50/10Tx28.5m A6原行车机构调速比1:5;起升高度：14m。 主起升电机参数:
YZRW315S-8，Pe=75KW, ve=7.6 m/min，ne=725r/min,V2 0=302V, I2 e=156.7A，I1 e=146.7A.
ED40%;涡流劢磁电压80V，劢磁电流6A， ED15%,小车重：12.52t, 小车运行速：38.5 m/min,轮径Ф500mm; 大车重：54.8t, 大车速：59 m/min,轮径Ф800mm.
按：额定载荷、1：5速比,涡流变转差调速与变频回馈调速作主钩工作能耗对比：
上升：额定速额定载荷所需功率：
P= = 50 x 7.6x0.192=72.96kw
1/5速运行所需实用功率：72.96 5 = 14.59kw
涡流调速,1/5速运行所需功耗：72.96+80x6/1000=73.44kw
提升时间14/1.52=9.2 min;
式中：72.96 ——因变转差调成的低速能耗同于全速运行。
80x6/1000——涡流制动器能耗KVA.
变频调速1/5速上升运行所需功耗：1/5 x72.96+72.96x0.05=18.24kw
注：0.05 ——额定载荷1/5速运行,变频器仍需消耗满载载荷5%的能量。
下降: 1/5速运行所需功率：1/5x72. 96x0.85x0.85=10.54kw
1/5速运行可回馈电网功率：-7.6x1/5x50x0.192x0.85x0.85x0.8=—8.43kw.
涡流变转差调速,1/5速运行所需功耗(不能回馈电网)：
72.96x0.85x0.85+80x6/1000=52.71+0.48=53.19kw
变频调速1/5速运行所需功耗[不能回馈电网（无回馈单元）：
10.54+10.54x0.09=10.54+0.95=11.49kw
上例系统能耗比较情况见表3：
调速方式 调速运行有用功耗kw 转差+涡流能耗kw 下降能回馈电网kw 空、轻载功率因数 调速元器件自身能耗kw 一个循回的总能耗率
14.59 kw上 14.59+(10.54 - 8.43)
-8.43=8.17
10.54 kw下 -8. 4 3kw
涡流调 速 上升 73.44kw 低 73.44+53.19
=126.63
下降 53.19kw
变频回馈调速 上升 14.59 kw 高 3.65 kw 14.59+(10.54 - 8.43)
–8.43+3.65 +0.95
=12.87
下降 10.54 kw -8. 4 3kw 0.95 kw
变频回馈调速比涡流调节能耗降低率 (126.63-12.87)/126.63≈89.8%
下文按一个循回主钩能耗作比较性计算,以便推算出其出资回报情况：
A.主起升机构：以1/5额定速运行所需时间：t = h =14 7.6/5=14 1.52.
1.涡流调速：
一个回程总能耗：126.63 14 1.52=1166.33 KW min.
2.变频改造：
一个回程总能耗：12.87 14 1.52=118.54 KW min.
3. 单回程,变频改造比涡流制动调速节电：
1166.33 - 118.54=1047.79KW min.
4. 单回程,变频改造与涡流制动全程调速平均节电比率：
1047.79 1166.33≈89%
B．付起升: 计算方法同上，省略;暂不计入。
C. 小车: YZRW160M2-6，Pe=7.5KW, Ve=940r/min,V20=185V, I2 e=26.5A. I1 e=18A;
v=38.5m/min 全程调速运行时间28.5/7.7=3.7 min; 额定运行实用功率约为3.2KW,ED40%;劢磁电压80V，劢磁电流3.4A，额定力矩64Nm, ED15%;
1. 额定载荷小车克服磨擦阻力所需功率:(与运行速度成正比)
Pf= G g 60 =0.0075(50+12.50) 9.81 600.91=0.084 KW
则：Pf=0.084 x 38.5=3.24 KW
式中：G —— 额定载荷Q+小车重量；t.
—— 车轮轴承摩擦阻力系数, =0.0075。
—— 运行速度； =38.5m/min。
—— 小车总机构效率， =0.91.
单程1/5速涡流调速运行功耗(不计加速功率)：
Pw=Pf t≈ [3.24+80 3.4/1000] 3.7≈[3.24+0.27] 3.7=13KW min.
2.变频调速运行功耗：Pw≈3.24 1/ 5 (1+0.05) 3.7=2.52KW min.
3. 单回程小车变频改造比涡流制动调速节电：
13 -2.52=10.48 KW min.
4. 单回程小车变频改造比涡流制动调速节电比率：10.59/13.14≈81%
D．大车: e=59m/min ,YZRW180L-6，Pe=15KWX2, Ve=962r/min,V20=218V, I2 e=46.5A.
I1 e=33.8A; 若程调速运行长度100m,全程调速运行时间100/15.4=6.5 min;
ED40%;劢磁电压80V，劢磁电流3.4A， ED15%;
1．额定载荷大车克服磨擦阻力所需功率:(与运行速度成正比)
Pf= G g 60 =0.0065 (54.8+50) 9.81 60 0.93=0.12 KW
式中代号与小车同。则：Pf = 0.12 = 0.12X59 = 7.08 KW
涡流制动全程调速运行功耗：Pw≈[7.08+2 80 3.4/1000] 6.5=49.56 KW min.
式中2 x —— 因有2台电机,2只涡流制动器。
变频调速全程调速运行功耗：Pw≈[7.08 5+7.08 0.05] 6.5=11.51 KW min.
2单程大车变频改造比涡流制动调速节电：
49.56-11.51=38.06 KW min.
3. 单回程大车变频改造比涡流制动调速平均节电比率：38.06/49.56≈77%
E．1.整机一个回程调速运行变频回馈比涡流流制动调速节省功耗(不计付钩)
Pw整=1047.79+(10.48+38.06) 2KW min.=1144.87KW min
式中：2 ——2趟一个回程.
2.单回环最长运行时间：
S=(9.2+3.7+6.5) 2=19.4 min 2=38.8 min
3.以每天3班，按ED40%每天最多工作33个循回,每月工作22天，每年12个月计：则每年可节能1144.87 33 22 12= 9974107 KWh
系统能耗节约比率大于75%；每年约可节省电费：
9974107 KW 0.63元≈62万元左右。
F．整机改造费用约为30万元左右,半年收回成本 。
四．小结：以改变转差为手段的起重机调速系统作变频回馈改造节能十分显注、花钱不多、意义重大!唯,定子调压调速行车扎堆的地方,应采取一定的措施瑾防可控硅高次谐波对变频器电力电容的负面影响;最好一次性全面面改造到位。
参考资料：
1． 电机工程编委会编“电机工程手册”。机械工业出版社。1982年8月。
2． 苏.A.П.包高斯洛夫斯基 等编,孟繁忠 等译“起重机电气设备”.沈阳电气传动研究所。1986年。
3． 苏。Ю。阿列克谢耶夫 等著, 瞿安 等译“起重机电气设备手册”机械工业出版社。1986年10月。
4. 日.野口昌介介著,”现埸的电动机技术”三菱电机.昭和51年2月。
5. 刘宗富 主编“电机学” 。冶金工业出版社.1980年6月。
