【毕业设计】变频调速在中央空调冷却泵中的应用

变频空调在日本的市场占有率已超过以上，在欧美等发达国家的市场占有率也超过。

冷年以来，变频空调在我国国内市场的发展更是日新月异，销售增速达，销量已占空调总销量的。

据有关专家预测，冷冻年度变频空调市场份额有望达。

据统计，我国电动机装机总容量约亿多，其用电量占当年全国发电量的，而风机水泵设备装机总功率达亿，年耗电量，约占当年全国电力消耗总量的。

而应用变频器节电率般在，投资回收期年，经济效益相当可观。

所以大力推广应用变频调速技术不仅是当前推进企业节能降耗提高产品质量重要手段，而且也是实现经济增长方式转变的必然要求。

设计任务及要求栋办公大楼要配备空调系统，要求对其冷却泵进行变频节能改造，其中冷却泵的拖动电机为，冷却塔为，台运行台备用，冷却泵电机采用启动方式，全年恒速运行，所需电源均由大楼的配电房供给，采用继电接触控制实现机组的自动和手动控制操，系统选用台对水泵电机变频器等进行控制协调。

根据用户的要求，对该座办公大楼的中央空调系统的冷却泵进行变频节能改造，需要配置台变频器，依次对三台电动机进行变频控制，保留由市电供电，星三角形启动的常规控制方式，变频柜与原有的电器柜之间有电气互锁作用，并具有自动和手动转换功能，当变频器发生故障时，能自动切换到市电进行工频运行，在停机时如果系统突然失去转矩，靠系统的摩擦转矩克服系统的惯性滑行停车，也给拖动系统带来问题，比如水泵的水锤现象等。

同样，当变频方式运行而台水泵发生故障时，能够自动切换到另台水泵进行变频运行。

当负荷改变时，应该依据蒸发器的进出水温度差来决定流量的增减。

在夏季供冷期间，当进出水温度差小于标准允许温差值时，应减小变频器的输出频率，即时降低水泵的允许速度减少流量，使实际检测温差值逼近标准温差允许值，但泵的速度减少时，应考虑能够保证冷却循环水在管网中的顺畅流动，因此，应设定个对应的泵的转速低限变频器输出低限，在此速度下变频器的输出转速将不在降低，采用控多的方式，当台水泵不能满足水温控制时变频器变频调入第二台水泵工作，如果还不满足则第二台转入工频运行，接入第三台运行，当回水温度不再高时及变频器频率下降时，则减少水泵的运行台数。

变频调速在中央空调冷却泵系统中的工作原理中央空调系统的组成中央空调系统的组成框图如图所示。

由图可以看出，中央空调的冷水机组主要有两个水循环系统构成，即冷却水循环系统和冷冻水循环系统，压缩机图不断地从蒸发器中抽取制冷剂蒸汽，低压制冷剂蒸汽在压缩机内部被压缩为高压蒸汽后进入冷凝器中，制冷剂和冷却水在冷凝器中进行热交换，制冷剂放热后变为高压液体，通过热力膨胀阀后，液态制冷剂压力急剧下降，变为低压液态制冷剂后进入蒸发器，在蒸发器中，低压液态制冷剂通过与冷冻水的热交换吸收冷冻水的热量，冷冻水通过盘管吹出冷风以达到降温的目的，温度升高了的循环水回到冷冻主机又成为了冷冻水，而变为低压蒸汽的制冷剂，在通过回气管重新吸入压缩机，开始新的轮制冷循环。

而冷却水在与制冷剂完成热交换之后，由冷却水泵加压，通过冷却水管道到达散热塔与外界进行热交换，降温后的冷却水重新流入冷冻主机开始下轮的循环图中央空调系统的组成框图冷冻水系统冷冻机组这是中央空调的致冷源，通往各个房间的循环水由冷冻机组进行内部热交换，降温为冷冻水。

盘管风机安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水盘管冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换。

冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻水管道组成。

从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各房间内进行热交换，带走房间内的热量，使房间内的温度下降。

从冷冻机组流出进入房间的冷冻水简称为出水流经所有的房间后回到冷冻机组的冷冻水简称为回水。

冷却水系统冷却塔冷冻主机在制冷过程中，必然会释放热量，使机组发热。

冷却塔用于为冷冻主机提供冷却水。

冷却水在盘旋流过冷冻主机后，将冷冻主机降温。

冷却塔风机用于降低冷却塔中的水温，加速将回水带回的热量散发到大气中去。

冷却水循环系统由冷却泵冷却水管道及冷却塔组成。

冷却机组进行热交换，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量。

该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。

冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降了温的冷却水送回到冷冻机组。

如此不断循环，带走了冷冻机组释放的热量。

流进冷冻机组的冷却水简称为进水，从冷却机组流回冷却塔的冷却水简称为回水。

图制冷压缩机系统的原理图变频调速的节能调速原理水泵装置的主要特性扬程特性定义以管路中的阀门开度不变为前提，表明在转速下，供水扬程与流量间关系的特性，称为扬程特性，如图中的曲线所示。

全速时不同转速时图水泵装置的扬程特性物理意义扬程特性反应了用户用水量的大小对供水扬程的影响，即用户的用水流量越大，则管道中的摩擦损耗以及增大流速所需的扬程也越大，故供水扬程越小。

所以，扬程特性说明供水扬程是全扬程减去损失扬程的结果，即式中供水扬程全扬程损失扬程扬程特性与转速有关水泵的转速下降，其供水能力也下降，扬式中是负载所要求的电动机的轴输出功率，单位是是电动机的效率，通常是是电动机的功率因数，通常是是基准频率时通常是工频时电动机的额定电流单位是为电流波形的修正系数，方式时通常取是变频器的额定容量单位是是变频器的额定电流，单位为。

单机供电连续运行时式子两者是统的，根据上式的计算结果和表，选择可满足要求。

变频器的管脚如图所示。

表三菱系列变频器的规格型号额定容量额定电流适配电动机图的管脚说明变频器的接线图如图所示。

管脚接的管脚，控制电机的正转。

接变频器的接口，接变频器的接口。

频率检测的上下限信号分别通过和输出至的与输入端作为增泵减泵控制信号。

图变频器的接线图调节器通过对被控制对象的传感器等检测控制量反馈量，将其与目标值温度流量压力等设定值进行比较。

若有偏差，则通过此功能的控制动作使偏差为零。

也就是使反馈量与日标值相致的种通用控制方式。

它比较适用于流量控制压力控制温度控制等过程量的控制。

在恒压供水中常见的控制器的控制形式主要有两种硬件型即通用控制器，在使用时只需要进行线路的连接和参数及日标值的设定。

软件型使用离散形式的控制算法在可编程序控制器或单片机上做控制器图控制接线图此次使用硬件型控制形式。

根据设计的要求，本系统的调节器内置于变频器中。

其接线图如图所示。

温度传感器的选择图温度传感器的接线图熔断器的选择熔断器是最简单有效的保护电器，在低压配电线路和用电设备中主要作为短路保护之用。

熔断器的额定电压和额定电流应不小于线路的额定电压和所装熔体的额定电流，且其分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流，又因为电路需对多台电动机进行短路保护，熔体的额定电流应不小于最大台电动机额定电流的倍加上同时使用的其他电动机额定电流之和，即断路器的选择作用隔离作用当变频器进行维修时，或长时间不用时，将其切断，使变频器与电源隔离，确保安全保护作用低压断路器具有过电流及欠电压等保护功能，当变频器的输入侧发生短路或电源电压过低等故障时，可迅速进行保护。

选择在电动机要求实现工频和变频的切换控制电路中，断路器应从电动机在工频下的起动电流来考虑，断路器的额定电流应选为根据上式的计算结果选取型号断路器。

其参数额定电流为，工作电压及以下。

接触器的选择在变频器出现故障时切断主电源，并防止掉电及故障后的起动。

输入侧接触器的选择的原则是主触点的额定电流只需大于或等于变频器的额定电流即可因此选择接触器的型号为。

其额定工作电压为，额定工作电流为。

时控制电动机最大功率为。

输入交流电抗器输入交流电抗器组要作用是抑制变频器输入电流的高次谐波，明显改善功率因数，接入的交流电抗器应满足以下要求电抗器自身分布电容小自身的谐振点要避开抑制频率范围保证工频压降在以下，功耗要小。

根据表得，应选择额定电流为，电抗为，线圈电感为的电抗器。

表交流电抗器及主要技术数据使用电动机变频器容量电抗器参数额定电流电抗相线圈电感功耗电源滤波器的选择电源滤波器主要是抑制从导线及金属管线上传导无线电信号到设备中去，抑制干扰信号从变频器通过电源线传导到电源或电动机中。

变频器输出端是否连接滤波器负载滤波器，取决于变频器与电动机之间线路长短。

当线路较长时，由于线路分布电容产生较大的高频电流可能造成变频器过电流跳闸。

另外，分布电容漏电力增加了电流表指示精度变差。

为此，小容量变频器与电动机间距大于，大中容量间距大于时，应装设负载滤波器，根据要求选择适合的滤波器为。

滤波器的价格较高，若对于不灵敏保护可改用零序电抗器，对于变频器使用三相绕同方向匝的零序电抗器对于变频器可用个磁环重叠在起，三相接所需零序电抗器。

另外，在般情况下，使用隔离变压器使电源与变频器隔离。

制动电阻的选择制动电阻是当电动机因频率下降而处于再生制动状态时，避免在直流回路中产生过高的泵生电压。

根据表可以查询出应选的制动电阻为电阻值为，电阻容量为。

表制动电阻及其主要技术数据电动机容量电阻值电阻容量电动机容量电阻值电阻容量热继电器的选择热继电器是利用电流通过发热元件所产生的热效应，使双金属片受热弯曲而推动机构动作的继电器，主要用于电动机的过载断相及电流不平衡的保护及其他电器设备发热状态的监控。

热继电器是根据变频器的额定电流来选择的，只需大于并接近其额定电流。

根据表选择热继电器的型号为，其整定电流范围为。

其动作特性见表所示。

表系列热继电器的热元件型号编号整定电流范围型号编号整定电流范围表系列热继电器动作特性动作特性整定电流倍数动作时间起始温度环境温度平衡负荷冷态开始冷态开始断路保断相时任意两相，第三相冷态开始任意两相，第三相热态开护始两相通电冷态开始任意两相，第三相冷态开始冷态开始热态开始按钮的选择按钮的选择各输入点的回路的额定电压直流，各输入点的回路的额定电流均小于，按钮均只需具有对常开触点，按钮均选用型，其主要技术参数为含对常开和对常闭触点。

控制电路中元器器件的选择按钮的选择按钮主要用来接通和分断控制电路，是用于送控制指令的开关电器。

按钮的选择各输入点的回路的额定电压直流，各输入点的回路