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慣性負(fù)載行業(yè)現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動(dòng)與智能驅(qū)動(dòng)

1慣性負(fù)載行業(yè)特點(diǎn)

2傳統(tǒng)慣性負(fù)載電控柜主要缺失

3 慣性負(fù)載行業(yè)待解決電氣問題

4 各種啟動(dòng)裝置啟動(dòng)特性比較

5 流體機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、機(jī)床行業(yè)應(yīng)用

6 推薦替代產(chǎn)品

7 替代的主要效益

8 節(jié)電模式

9 使用傳統(tǒng)交直交變頻器主要缺失

10 傳統(tǒng)軟啟動(dòng)與瘦斯達(dá)變頻式軟啟差異分析

1. 慣性負(fù)載行業(yè)特點(diǎn)

慣性負(fù)載因?yàn)?/span>GD2很大，電機(jī)無法快速啟動(dòng)，全壓?jiǎn)?dòng)電流5-7倍持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，造成接觸器頻繁燒毀更換、電機(jī)過熱線圈燒毀、傳動(dòng)軸斷裂、皮帶壽命嚴(yán)重減短，運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)低等問題；如果無法選擇合適的交流驅(qū)動(dòng)器來解決緩沖啟動(dòng)問題，電網(wǎng)容量、電機(jī)容量、傳動(dòng)系統(tǒng)都需要加大選型，造成許多投資浪費(fèi)并導(dǎo)致后續(xù)運(yùn)行高電費(fèi)、低功因、大馬拉小車現(xiàn)象，同時(shí)電源及傳動(dòng)設(shè)備都容易故障燒毀壽命減短。

慣性負(fù)載包括：油田抽油機(jī)（請(qǐng)參考油田磕頭機(jī)現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動(dòng)）、食品化學(xué)離心機(jī)、皮革轆桶、陶瓷混煉機(jī)/磨粉機(jī)、水泥廠球磨機(jī)、旋窰機(jī)、磨粉機(jī)，石膏與染整行業(yè)脫水機(jī)、食品化學(xué)行業(yè)分離機(jī)，水泥管成型機(jī)、螺絲打頭機(jī)、工具機(jī)沖床、剪床、制藥糖衣機(jī)等機(jī)械。

 

傳統(tǒng)慣性負(fù)載大部分采用“加大容量”或選用繞線式電機(jī)方式解決驅(qū)動(dòng)問題；水泥行業(yè)的球磨機(jī)、旋窰機(jī)、磨粉機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、羅茨風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備均屬之；這就要加大電網(wǎng)變壓器容量，也就是要增加投資成本及運(yùn)行電費(fèi)（包括：基本電費(fèi)與流動(dòng)電費(fèi)），而且電機(jī)與變壓器的功率因素及效率極低，大馬拉小車造成低效率、低功率因數(shù)的長(zhǎng)期能源浪費(fèi)問題；繞線式電機(jī)的硬拖動(dòng)及環(huán)境不良原因造成電氣設(shè)備壽命更換頻繁，傳動(dòng)機(jī)械壽命縮短，停機(jī)損失及檢修維護(hù)成本變大導(dǎo)致水泥行業(yè)的電費(fèi)是最大生產(chǎn)成本的原因。

2. 傳統(tǒng)慣性負(fù)載電控柜主要缺失

瘦斯達(dá)交流驅(qū)動(dòng)器替代傳統(tǒng)電控柜的效益：

降低20%電氣總投資費(fèi)用，每月節(jié)約20%電費(fèi)，電控柜縮小80%體積。

高壓?jiǎn)卧?lián)變頻器采用串聯(lián)疊加性原理，高壓10KV經(jīng)過移相變壓器降壓改變相序及電壓等級(jí)，再經(jīng)過功率單元變頻調(diào)速，最后串聯(lián)起來輸出為10KV電壓等級(jí)。

高壓變頻器缺失：

1. 移相變壓器的損耗最低10%，全部驅(qū)動(dòng)運(yùn)行損耗達(dá)到25%左右。

2. 低壓變頻器本身運(yùn)行時(shí)會(huì)增加電網(wǎng)變壓器的諧波損耗2-5%。

3. 高壓變頻器PWM高頻開關(guān)導(dǎo)致電機(jī)發(fā)燙運(yùn)行損耗提高10%左右。

4. 高壓變頻器本身的損耗約2-4%。

5. 電網(wǎng)諧波污染無法忍受；諧波污染影響到二次變電所，大功率影響到一次變電所。

6. 如果需要諧波治理等于再購(gòu)買一臺(tái)高壓變頻器，那么運(yùn)行損耗再加倍計(jì)算。

7. 高壓變頻器投資金額極高，加上故障率極高，回收時(shí)間遙遙無期。

8. 高壓變頻器的PWM波形帶來嚴(yán)重的無線電干擾（EMI）問題。

9. 風(fēng)機(jī)水泵設(shè)備一般不允許調(diào)速，調(diào)速以后所有運(yùn)行參數(shù)均改變（壓力、流量平方下降），調(diào)速后負(fù)載設(shè)備運(yùn)行效率急劇惡化。

10. 高壓變頻器的電子元器件太多，損耗大，發(fā)熱量高，導(dǎo)致產(chǎn)品故障率極高。

通過以上分析后就知道單元串聯(lián)高壓變頻器不適合做風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)節(jié)能改造，這是所有已經(jīng)使用高壓?jiǎn)卧?lián)變頻器節(jié)能改造驗(yàn)證的共同結(jié)果。

傳統(tǒng)軟啟動(dòng)與瘦斯達(dá)變頻式軟啟動(dòng)差異分析

慣性負(fù)載許多使用傳統(tǒng)移相電機(jī)軟啟動(dòng)器作為電機(jī)啟動(dòng)裝置，但是效益有限，除了降低少部分啟動(dòng)電流外沒有其他幫助，因?yàn)橐葡嘬泦?dòng)器啟動(dòng)電流在2-6倍（直接啟動(dòng)5-8倍），不能帶載啟動(dòng)（交流異步電機(jī)特性：電壓與轉(zhuǎn)矩平方成比例），因此常有啟動(dòng)失敗問題發(fā)生。采用移相電機(jī)軟啟動(dòng)器還必須進(jìn)行節(jié)能改造，無功補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備投資。

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動(dòng)器具有許多好處，參考下列比較表格。

慣性負(fù)載行業(yè)待解決電氣問題

1. 降低電氣總投資成本，也就是降低電控柜、動(dòng)力線等相關(guān)費(fèi)用。

2. 電機(jī)啟動(dòng)時(shí)無啟動(dòng)沖擊電流，應(yīng)該允許多次啟動(dòng)不會(huì)影響到電網(wǎng)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

3. 有效降低電網(wǎng)啟動(dòng)容量，最好沒有啟動(dòng)沖擊電流。

4. 降低流動(dòng)電費(fèi)；允許多次啟停方式提高電機(jī)能源利用率。

5. 解決大馬拉小車問題，減免無功補(bǔ)償設(shè)備。

6. 價(jià)格合理（最好高壓變頻器的1/3以內(nèi)），產(chǎn)品可靠性高。

7. 可免除再投資購(gòu)買各種電氣輔助設(shè)備（沒有環(huán)境污染問題）。

8. 能夠智能自動(dòng)化節(jié)能驅(qū)動(dòng)控制，通過壓力、流量反饋信號(hào)閉環(huán)控制。

9. 具備現(xiàn)代化人機(jī)界面控制，各種通訊接口或觸摸屏人機(jī)界面。

1. 各種啟動(dòng)裝置啟動(dòng)特性比較

傳統(tǒng)電氣工程師都是按照電機(jī)5-8倍啟動(dòng)特性設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)控制；電機(jī)不能隨意啟停，越大功率限制越嚴(yán)格，因?yàn)闀?huì)影響到電網(wǎng)質(zhì)量、電機(jī)壽命、輸配電線、開關(guān)設(shè)備、負(fù)載安全等連串問題。

西普瘦斯達(dá)變頻式電機(jī)軟啟動(dòng)器將改變過去百年來交流電機(jī)啟動(dòng)沖擊電流問題；瘦斯達(dá)驅(qū)動(dòng)交流異步電機(jī)在滿載轉(zhuǎn)矩時(shí)的啟動(dòng)電流只需要額定電流（參考圖一到圖三）。

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器-A6是替代傳統(tǒng)電控柜的核心部件，采用變頻式交交變頻技術(shù)在滿載轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)時(shí)只需額定電流，大幅度降低電網(wǎng)容量需求。還有智能信息物聯(lián)網(wǎng)通訊，半導(dǎo)體器件全數(shù)字控制技術(shù)，帶有節(jié)能與全方位電機(jī)保護(hù)功能，是21世紀(jì)最先進(jìn)可靠的交流異步電機(jī)綠色節(jié)能智能控制產(chǎn)品。

由于沒有啟動(dòng)沖擊電流發(fā)生，交流電機(jī)可以隨意啟?？刂?，不會(huì)增加電網(wǎng)容量、開關(guān)設(shè)備、輸配電線等負(fù)擔(dān)，也沒有電網(wǎng)諧波污染，電機(jī)壽命也不受影響，那么電機(jī)任意啟停沒有限制；這樣才能有效提高能源利用率，改變了傳統(tǒng)電機(jī)節(jié)能降耗的觀念。

圖四及圖五說明了環(huán)保型綠色變頻器的輸出特性，與傳統(tǒng)電壓型變頻器具有相同的輸出特性，輸出高轉(zhuǎn)矩，分為恒轉(zhuǎn)矩-G與平方遞減轉(zhuǎn)矩-P輸出特性。

 
                 圖一：?jiǎn)?dòng)電流特性                                       圖二：軟啟動(dòng)特性                                         圖三：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩特性

                    圖四 X7輸出轉(zhuǎn)速與輸出電壓曲線                                                       圖五 X7輸出轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩曲線

2. 流體機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī)械與機(jī)床行業(yè)應(yīng)用

傳統(tǒng)移相軟啟動(dòng)器有局限性，就是無法帶載啟動(dòng)，因?yàn)椴捎靡葡鄿p壓原理將抑制啟動(dòng)電流，而交流異步電機(jī)的特性是電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)矩平方成比例，因此即使在流體機(jī)械的應(yīng)用里，如果有回風(fēng)、持壓或銹泵都是無法順利啟動(dòng)的，也就是如果有負(fù)載時(shí)啟動(dòng)電流還是非常大的，所以傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動(dòng)器應(yīng)用的市場(chǎng)就局限于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等負(fù)載，無法帶載啟動(dòng)。

瘦斯達(dá)采用交交變頻轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（VVVF）作為啟動(dòng)技術(shù)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在額定負(fù)載情況下啟動(dòng)電流也只有額定電流而已（請(qǐng)參考上圖）。

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器具有遞減轉(zhuǎn)矩輸出（P）與恒轉(zhuǎn)矩輸出（G）兩種輸出特性可選，突破了傳統(tǒng)軟啟動(dòng)器的局限性；P遞減轉(zhuǎn)矩輸出特性可應(yīng)用于流體機(jī)械應(yīng)用還可解決帶載啟動(dòng)問題，G型恒轉(zhuǎn)矩輸出特性可應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)機(jī)械與工具機(jī)械負(fù)載。慣性負(fù)載應(yīng)該選擇G輸出特性，并依據(jù)過載或啟動(dòng)速度需要加大驅(qū)動(dòng)容量的選型。

3. 推薦替代產(chǎn)品

慣性負(fù)載所有的交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制均可選用西普相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品。

 

推薦節(jié)能驅(qū)動(dòng)選型

替代傳統(tǒng)高壓變頻器方案、替代傳統(tǒng)高壓電機(jī)軟起動(dòng)器

 

1. 主要推薦瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器-A6/H6替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動(dòng)或星三角降壓?jiǎn)?dòng)裝置達(dá)到無啟動(dòng)沖擊電流降低電網(wǎng)容量達(dá)到降低基本電費(fèi)，運(yùn)行時(shí)可通過PFC控制解決大馬拉小車問題達(dá)到減免無功補(bǔ)償設(shè)備，2X二段速度低速節(jié)能，可頻繁啟動(dòng)提高能源利用率達(dá)到降低流動(dòng)電費(fèi)目的，利用負(fù)載物理量檢測(cè)反饋來自動(dòng)啟停電機(jī)，調(diào)整電機(jī)做功滿足變動(dòng)負(fù)載特性需要。

2. 選用瘦斯達(dá)變頻式交流驅(qū)動(dòng)器-A5/H5替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動(dòng)或星三角降壓?jiǎn)?dòng)裝置，無啟動(dòng)沖擊電流降低電網(wǎng)容量達(dá)到降低基本電費(fèi)；可使用多次啟動(dòng)模式提高能源利用率達(dá)到降低流動(dòng)電費(fèi)目的，利用開關(guān)量反饋控制電機(jī)啟停方式調(diào)整做功滿足變動(dòng)負(fù)載特性需要。

3. 推薦選用普司達(dá)環(huán)保型綠色變頻器-A7/H7直接替代傳統(tǒng)交直交變頻器或高壓?jiǎn)卧?lián)變頻器，具有前面兩種產(chǎn)品的功能特性外還增加變頻調(diào)速功能；雖然兩者雖然都是變頻器，性能卻大不相同；普司達(dá)產(chǎn)品沒有電網(wǎng)污染問題也沒有高頻干擾污染問題不必投資諧波抑制設(shè)備，而且提高25%以上的節(jié)能效果及旁路節(jié)能運(yùn)行。

4. 可直接選用普司達(dá)低壓智能全數(shù)字電控柜-P，由本公司按照客戶需要推薦各種現(xiàn)代化驅(qū)動(dòng)控制裝置全面解決傳統(tǒng)慣性負(fù)載問題，降低電氣總投資成本，降低電費(fèi)及檢修成本，智能制造控制。

4. 替代的主要效益

1. 電氣投資總成本下降20%左右，包括電網(wǎng)容量下降，動(dòng)力線及開關(guān)設(shè)備等。

2. 電控柜體積縮小80%。

3. 電網(wǎng)容量下調(diào)20%，沒有啟動(dòng)沖擊電流。

4. 接觸器采用半導(dǎo)體過零開關(guān)控制，沒有火花拉弧現(xiàn)象。

5. 流體負(fù)載間歇性做功節(jié)能控制-流動(dòng)電費(fèi)下降20%左右。

6. 不必再投資購(gòu)買節(jié)能改造、技術(shù)改造、無功補(bǔ)償、污染防治設(shè)備。

7. 具有功因控制技術(shù)（PFC功能），解決大馬拉小車問題。

8. 具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，局網(wǎng)、總線、RS-485，MODBUS-RTU，PROFIBUS-DP

9. 全方位電機(jī)保護(hù)功能，電機(jī)不再燒毀。

10. 智能全數(shù)字電控柜，顯示屏或觸摸屏現(xiàn)代化人機(jī)界面。

5. 節(jié)電模式

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能：流體負(fù)載間歇性做功提高能源利用率。

旁路節(jié)能：負(fù)載率較高時(shí)可以旁路運(yùn)行（DOL），沒有多余損耗。

閉環(huán)節(jié)能：通過開關(guān)量傳感器反饋信號(hào)作為啟停指令。

輕載節(jié)能：透過PFC功能達(dá)到輕載自動(dòng)降壓達(dá)到降低運(yùn)行損耗提高功因功能。

低速節(jié)能：不均勻負(fù)載在等待期間可以降低轉(zhuǎn)速2X運(yùn)行達(dá)到節(jié)能效果（例如輸送帶）。

調(diào)速節(jié)能：流體機(jī)械的轉(zhuǎn)速與功率成三次方關(guān)系，恒轉(zhuǎn)矩輸出則為正比例關(guān)系。

H5/A5節(jié)能模式

軟啟?？刂剖亲钔ㄓ玫墓?jié)能模式，利用手動(dòng)或者負(fù)載信號(hào)檢測(cè)反饋開關(guān)量來啟停電機(jī)達(dá)到控制做功的目的，例如：空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵類、壓縮機(jī)利用壓力傳感器的上下限開關(guān)量來啟停驅(qū)動(dòng)電機(jī)。H5本身采用變頻式技術(shù)，瘦斯達(dá)可以無沖擊電流平滑啟停電機(jī)，即使在滿載轉(zhuǎn)矩下也只需要額定電流，電網(wǎng)沒有諧波污染問題；瘦斯達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)交流異步電機(jī)沒有啟動(dòng)沖擊電流而且能夠滿載恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)的特性將顛覆交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制傳統(tǒng)觀念。

固定電費(fèi)評(píng)估：由于沒有啟動(dòng)沖擊電流，電網(wǎng)變壓器容量可以有效下降，至少節(jié)約25%的固定電費(fèi)。

流動(dòng)電費(fèi)評(píng)估：流體負(fù)載間歇性做功課提高能源利用率，離心式風(fēng)機(jī)節(jié)電效果可能20%（依據(jù)工況決定）。

主要節(jié)能降耗技巧可點(diǎn)擊參考瘦斯達(dá)節(jié)能降耗技巧。

H6/A6節(jié)能模式

在H5節(jié)能模式的基礎(chǔ)上增加輕載節(jié)能與低速節(jié)能的功能；

大馬拉小車是目前最普遍的現(xiàn)象，也就是電機(jī)運(yùn)行在額定負(fù)載以下，這樣會(huì)提高線損、降低功因提高無功補(bǔ)償設(shè)備費(fèi)用。輕載節(jié)能就是解決大馬拉小車的問題。

低速節(jié)能在輸送帶系統(tǒng)普遍應(yīng)用，例如機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、地鐵等沒有旅客時(shí)可以降低轉(zhuǎn)速達(dá)到有效節(jié)能的目的，在電磁閥控制系統(tǒng)卸載時(shí)也能再次降低損耗50%左右。雖然傳統(tǒng)變頻器也能做到，但是必須支付額外15%的損耗、電網(wǎng)諧波污染、PWM噪音、無線電干擾等成本問題。

H7/A7節(jié)能模式

流體機(jī)械最重要的調(diào)速目的在于節(jié)能，因?yàn)樗俣扰c功率三次方的比例，節(jié)能效果明顯。產(chǎn)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)速與功耗成正比關(guān)系，但是更多的目的在于生產(chǎn)工藝需要。

H7/A7就是綠色變頻器，采用特殊VVVF控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)變頻器的節(jié)能省電功能，而且還提高15%以上節(jié)電空間（高壓可提高25%），沒有電網(wǎng)污染、無線電干擾與PWM噪音問題。

還有比傳統(tǒng)變頻器更好的地方就是H7能夠旁路運(yùn)行，在接近工頻速度就可以直接旁路，這是傳統(tǒng)變頻器做不到的。其他功能請(qǐng)參考H5及H6相同的節(jié)能模式介紹。

詳細(xì)應(yīng)用技術(shù)請(qǐng)參考瘦斯達(dá)節(jié)能降耗原理資料

6. 使用傳統(tǒng)交直交變頻器的缺失

傳統(tǒng)電壓型變頻器采用交直交技術(shù)造成電網(wǎng)諧波電流污染嚴(yán)重，又是采用高頻載波PWM技術(shù)，帶來了極大的無線電干擾（EMI）與PWM污染問題，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)損耗提高10%左右，電腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，線圈承受3倍的突波電壓，電機(jī)驅(qū)動(dòng)線集膚效應(yīng)嚴(yán)重。

低壓電壓型變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的損耗超過15%以上，高壓多電平控制技術(shù)因?yàn)槭褂靡葡嘧儔浩鲗?dǎo)致效率再降低10%以上，因此傳統(tǒng)高壓變頻器體積大、價(jià)格高、器件多、故障率高、運(yùn)行效率低的特點(diǎn)。

傳統(tǒng)電壓型變頻器的環(huán)境污染問題嚴(yán)重，治理需要投資高于變頻器的價(jià)格，而且無法全部有效抑制，治理設(shè)備的損耗更大。因此完全失去了節(jié)能驅(qū)動(dòng)的價(jià)值。