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变频调速与液力偶合器调速的节能技术经济比较

我国现实拥有的风机水泵数量很大，它的年消耗电能占全国发电量的30%，

因此风机水泵节能是国家节能的主抓重点；调速就是在这种情况下提出来的。钢厂的除

尘风机和煤气风机都需要调速节能；另外调速有时也是生产工艺的需要，如钢厂除磷泵

系统的特殊工艺要求，还有电厂调峰等。

调速方式有很多种，电磁离合器调速电机，液粘调速离合器调速，变频调速与液力

偶合器调速等，变频调速与液力偶合器调速是交流电机调速节能常用的两种技术，其明

显的技术经济效益已越来越引起人的关注，现对这两种调速方式进行分析，比较。

调速原理比较

变频调速：对于交流电机拖动的负载，其转速表达式通常可以写成：n=n*i*i

dc

式中nd电机转速nd=60f/p*(1-S)i调速装置输出/输入转速比

i=n/n=1-S

TBT

i机械传动装置的转速比

C

故n=60f/p*(1-S)*i*1-S

C(T)

式中f电机用电频率HZ；

P电机极对数对；

S电机转差率；

ST调速装置转差率。

由此式可见，交流电机拖动的负载转速调节的途径有以下几种：

改变电机用电频率f,如变频调速装置

改变电机极对数p,如变极调速

改变电机转差率S,如定子调压调速，转子串电阻调速

改变调速装置转差率ST，

液力偶合器调速：液力偶合器是一种应用很广的通用传动元件，它置于动力机与工

作机之间传递动力。其结构由对称分布的泵轮，涡轮以及主轴，外壳等组成，外壳与泵

轮通过螺栓固定连接，其作用是防止工作液体外溢，输入轴（与泵轮固定连接）与输出

轴（与涡轮固定连接）分别与动力机和工作机相连接，泵轮与涡轮均为具有径向直叶片

的叶轮，由泵轮和涡轮的具有叶片的凹腔部分所形成的圆环状空腔称为工作腔，供工作

液体在其中循环流动，传递动力进行工作。在液力偶合器被动力机带动运转时，存在于

液力偶合器腔体的工作液体，受泵轮的搅动即随泵轮做圆周（牵连）运动，同时又对

泵轮作相对运动。由于旋转运动的离心力作用，液流就以很高的速度和压强并沿着叶片

表面与工作腔外环所构成的流道作向心流动。即涡轮得到泵轮传递来的能量而进行旋转

运动，从而可以带动工作机转动，又由于调速型液力偶合器功能需要，其工作腔有可

以调整油液液面高度的勺管，调整勺管的插入深度，就可以改变液力偶合器的输出转速，

从而改变工作机的转速，达到调速的目的。

由其工作原理可知，液力偶合器调速是机械装置，改变其输出转速不需要改变动力

机（电机）的任何参数。

技术性能的比较

异步电动机的转速n=60f/p*(1-S),改变其中的供电频率

从而改变异步电动机的转速的调速方式被称为变频调速。三相异步电动机每相电动势e

的有效值E=4.44fN∮，为保持电动机的负载能力，应保持气隙主磁通∮不变，这就要求

降低供电频率的同时降低感应电动势，保持电动势与频率之比为常数。

变频器组成分为交-交和交-直-交两种形式，交-交变频器将工频交流直接变换成频

率、电压均可控制的的交流，又称为直接式变频，而交-直-交变频器则是先把工频交流

电通过整流器变成直流电，然后再把直流电变成频率、电压均可控制的的交流电，它又

被称为间接式变频，这种变频的构成如框图所示：

对于变频器的具体分类，可以分为按直流电源的性质、按输出电压调节方式、

按控制方式的不同分类方法，但对用于风机，水泵调速的变频调速装置主要有交-直-交

式电压型，电流型和脉宽调制型（PWM）三种。

变频调速无附加转差（S）损耗为其优点，而且对于高性能通用变频器（价格高）

T

还具有宽的调速范围，变频器及其驱动的电动机噪声低，良好的低频启动性能等；但在

电源变换装置中的损耗不容忽视，尤其在高电压电机无高压直接变频装置时，高电压电

源需经降压，整流，储能，逆变和再升压五次能量变换，增多了设备装置，不但设备生

产成本（投资）高，而且使电能损耗增加了10—20%，再加上电机