破碎机负载率与功率因数_破碎机负荷率多少合适

兴福园电力在收集电力行业工程数据的时候发现，变频调速器为交流调速方式带来了一场革命，随着近二十多年变频器技术基础的电力电子技术和微电子技术都经历了飞跃性的发展。新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高、体积越来越小、运行可靠性越来越高。变频器大有取代传统电磁调速的趋势。据统计，目前国内生产和组装中压、低压变频器的生产厂家有八十多家，可见变频器销售量之大应用面之广。

由于变频调速在风机和泵类负载上的应用具有显著的节能效果，并且具有无冲击启动和软停机的优良控制特性，因此变频器首先在冶金、电力、石化、供热和民用风机水泵的控制领域得到广泛的应用。

但是由于一些产品厂家在推销时的误导，使很多电气设计人员在确定方案时盲目的选择使用变频调速器，不仅不能节能，还造成工矿企业投资的浪费。为了更好的了解和使用变频调速器，避免走入误区，兴福园电力为大家对在电气设计中变频调速器的选择使用提出一些看法、应注意的问题,以供同行参考。

1、使用变频器并不能都节电

一些文献宣称变频调速器是节电控制产品，给人的感觉是只要使用变频调速器都能节电。但是兴福园在收集的实际数据中发现，变频调速器之所以能够节电，是因为其能对电动机进行调速。如果说变频调速器是节电控制产品的话，那么所有的调速设备也都可以说是节电控制产品。变频调速器只不过比其它调速设备效率和功率因数略高罢了。

变频调速器能否实现节电破碎机负载率与功率因数？是由其负载的调速特性决定的。对于离心风机、离心水泵这类负载，转矩与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。只要原来采用阀门控制流量，且不是满负荷工作，改为调速运行，均能实现节电。当转速下降为原来的80%时，功率只有原来的51.2%。可见，变频调速器在这类负载中的应用，节电效果最为明显。对于罗茨风机这类负载，转矩与转速的大小无关，即恒转矩负载。若原来采用放风阀放走多余风量的方法调节风量，改为调速运行，也能实现节电。当转速下降为原来的80%时，功率为原来的80%。比在离心风机、离心水泵中的应用节电效果要小得多。对于恒功率负载，功率与转速的大小无关。恒功率负载，如配料皮带秤，在设定流量一定的条件下，当料层厚时，皮带速度减慢破碎机负载率与功率因数；当料层薄时，皮带速度加快。变频调速器在这类负载中的应用，不能节电。

兴福园通过与直流调速系统比较，发现直流电动机比交流电动机效率高、功率因数高，数字直流调速器与变频调速器效率不相上下，甚至数字直流调速器比变频调速器效率略高。所以，宣称使用交流异步电动机和变频调速器比使用直流电动机和直流调速器要节电，理论和实践证明，这是不正确的。

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2、变频器的容量选择不能以电动机额定功率为依据

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相对于电动机来说，变频调速器的价格较贵，因此在保证安全可靠运行的前提下，合理地降低变频调速器的容量就显得十分有意义。

这里我们特意咨询了兴福园电力的国家级高级工程师黄勇先生，黄勇先生为我们解答到破碎机负载率与功率因数：变频调速器的功率指的是它适用的4极交流异步电动机的功率。由于同容量电动机，其极数不同，电动机额定电流不同。随着电动机极数的增多，电动机额定电流增大[2]。变频调速器的容量选择不能以电动机额定功率为依据。同时，对于原来未采用变频器的改造项目，变频调速器的容量选择也不能以电动机额定电流为依据。这是因为，电动机的容量选择要考虑最大负荷、富裕系数、电动机规格等因素，往往富裕量较大，工业用电动机常常在50%～60%额定负荷下运行。若以电动机额定电流为依据来选择变频调速器的容量，留有富裕量太大，造成经济上的浪费，而可靠性并没有因此得到提高。

对于鼠笼式电动机，变频调速器的容量选择应以变频器的额定电流大于或等于电动机的最大正常工作电流1.1倍为原则，这样可以最大限度地节约资金。对于重载起动、高温环境、绕线式电动机、同步电动机等条件下，变频调速器的容量应适当加大。

一开始就采用变频器的设计中，变频器容量的选择以电动机额定电流为依据无可厚非。这是因为此时变频器容量不能以实际运行情况来选择。当然，为了减少投资，在有些场合，也可先不确定变频器的容量，等设备实际运转一段时间后，再根据实际电流进行选择。

在兴福园平台一项工程中，某厂石灰石破碎机，其喂料系统采用1500×12000板式喂料机，拖动电动机选用Y225M－4型交流电动机，电动机额定功率45kW，额定电流为84.6A。在进行变频调速改造前，通过测试发现，板式喂料机拖动电动机正常运行时，三相平均电流仅30A，只有电动机额定电流的35.5%。为了节省投资，选用ACS601－0060－3型变频器，该变频器额定输出电流为76A，适用于4极、功率为37kW电动机，取得了较好的使用效果。

3、不能用视在功率计算无功补偿节能收益:

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用视在功率计算无功补偿节能效果。原系统风机工频满载工作时，电动机运行电流为289A，采用变频调速时，50Hz满载运行时的功率因数约为0.99，电流是257A，这是由于变频器内部滤波电容产生改善功率因数的作用。节能计算如下：ΔS=UI=×380×(289－257)=21kVA因此该文认为其节能效果约为单机容量的11%左右。 实际分析：S即表示视在功率，即电压与电流的乘积，电压相同时，视在功率节约百分比与电流节约百分比是一回事。在有电抗的电路中，视在功率只是反映了配电系统的允许最大输出能力，而不能反映电动机实际消耗的功率。电动机实际消耗的功率只能用有功功率表示。在该例中，虽用实际电流计算，但计算的是视在功率，而不是有功功率。我们知道，电动机实际消耗的功率是由风机及其负载决定的。功率因数的提高并没有改变风机的负载，也没有提高风机的效率，风机实际消耗的功率没有减少。功率因数提高后，电动机运行状态也没有改变，电动机定子电流并没有减少，电动机消耗的有功功率和无功功率都没有改变。功率因数提高的原因是变频器内部滤波电容产生无功功率供给了电动机消耗。随着功率因数提高，变频器的实际输入电流减少，从而减少了电网至变频器之间的线损和变压器的铜耗。同时，负荷电流减小，给变频器供电的变压器、开关、接触器、导线等配电设备可以带更多的负载。需要指出的是，如果象该例一样不考虑线损和变压器铜耗的节约，而考虑变频器的损耗，变频器在50Hz满载运行时，不仅没有节能，而且还费电。因此，用视在功率计算节能效果是不对的。

4、变频器输出侧在联锁状态下可加装接触器

几乎所有变频调速器使用说明书都指出，变频调速器输出侧不能加装接触器。如日本安川变频器说明书就规定“切勿在输出回路连接电磁开关、电磁接触器”。厂家的规定是为了防止在变频调速器有输出时接触器动作。变频器在运行中连接负载，会由于漏电流而使过电流保护回路动作。那么，只要在变频调速器输出与接触器动作之间，加以必要的控制联锁，保证只有在变频调速器无输出时，接触器才能动作，变频调速器输出侧就可以加装接触器。这种方案对于只有1台变频调速器，2台电动机(1台电动机运行，1台电动机备用)的场合，具有重要的意义。当运行的电动机出现故障时，可以很方便地将变频器切换到备用电动机，经过延时使变频器运行，实现备用电动机自动投入变频运行。并且还可以很方便地实现2台电动机的互为备用。

5、变频调速器在离心风机中的应用，不能完全取代风机的调节阀门

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兴福园电力通过实验认为：采用变频调速器对离心风机进行调速来控制风量，与调节阀门控制风量相比,具有明显的节电效果。但在有些场合，变频调速器不能完全取代风机的阀门，在设计中要引起特别注意。为了说明这个问题，我们先从其节电原理谈起。离心风机的风量与转速的一次方成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比[1]。调节阀门控制风量，随着风量的减少，风压反而增加破碎机负载率与功率因数；而采用变频调速器调速来控制风量，随着风量的减少，风压大幅度下降。风压下降太多。单纯地依靠变频调速器调速将无法满足工艺要求，需要和阀门调节结合才能满足工艺要求。某厂引进的变频调速器，在离心风机中的应用中，因没有设计阀门，单纯地依靠变频调速器调速来改变风机工况点，吃尽了苦头。要么转速太高，风量太大；若降低转速，风压又满足不了工艺要求，吹不进风。因此离心风机在使用变频调速器调速节电时，要兼顾风量和风压这2个指标，否则会带来不良的后果。

兴福园电力温馨提醒：变频调速器的出现为国家节约了大量的能源，然而不合理的选择和使用变频调速器将会造成经济上浪费。本文通过理论和实践相结合，提出了选择和使用变频调速器中容易疏忽的问题，以便读者在以后的实际应用中杜绝错误的发生。