随着全球经济的快速发展,生产和生活所需的电能越来越多,电力资源开始出现短缺。因此,如何节约能源、保护环境、提高效率已经成为当今研究的热点。在工业生产中,电机作为工业生产的动力源,是生产中最耗能的设备,因此,如何优化电机设计成为节能的有效途径。随着半导体的逐渐发展,数字处理器和各种先进控制策略的出现使得优化电机的效率和调节成为可能。
1、变频技术的产生
在现代家庭里的家电,是作为居住环境中不可分割的一部分,而且在家庭中扮演着非常重要的角色。随着这几年国家、民众对能源、环境问题的倡议和关注,很多家电生产厂家也开始制造出更加节能的产品,如变频空调、变频冰箱、变频洗衣机等。变频洗衣机具有噪声小、振动微、洗净度高、节约电等优点,从洗衣机市场脱颖而出。当市场对交流电机产生了无极调速的需求的时候,研究者通过改变交流电频率的方式来实现交流电的控制,这就是变频技术。
通常情况下变频就是将220V的标准交流电转换成可变交流电,可变交流电是指其幅值、频率可变。在一般的电机驱动的场合,通常会先将恒压恒频的单相交流电变成直流电,再将直流电变成幅值、频率可调的三相交流电。在变频技术产生以前,电机调速普遍采用变级数、调压、斩波调速、转子串电阻等方式。但是,这种极调速方式,电动机的转速和扭矩在短时间内剧烈变动,可能诱发系统的崩溃,并且调速只能以几个一定的转速进行。而无极变速在电机调频的时候非常的平稳,但是会因为电机两端的电压降低出现电机利用率偏低的情况,使得整个系统的效率变低。变频调速则克服了以上缺点,不仅可以无极调速,同时能够平稳的进行调速,电机的使用效率增加,减少损耗,而且还使得变频时的噪音还明显减弱了。
2、变频技术在洗衣机上的应用
自20世纪70年代以来,家用电器一直使用变频技术,从微波炉到冰箱、洗衣机,甚至电饭锅。20世纪90年代后期,家用电器变频技术的改进主要是为了节能和环保。变频制冷后,压缩机始终低速运转,大大降低了压缩机的噪音,节约了能源;变频空调采用变频技术后,无需压缩机连续工作即可实现制热和制冷控制,从而降低了能耗。在洗衣机方面,过去的变频技术使洗衣机实现了变速控制,提高了洗衣机的洗涤性能。现在的变频技术不仅能保证洗衣机的节能和静音,还能使衣物洗得柔和。变频洗衣机根据电机的不同可以分为两种类型——交流变频洗衣机和DC变频洗衣机。其中,DC变频洗衣机可分为直驱式和皮带轮式。
交流变频洗衣机具有结构简单、成本低、寿命长、性能稳定、噪声小,但整机效率不高,在轻负荷和低速运行时,运行效率均小于30%。直流变频洗衣机是以永磁同步电动机为基础,具有体积小、重量轻、效率高、噪音低等优点,运行效率可达60%,在高速脱水时甚至高达80%。特别是直驱直流变频洗衣机,其结构更加简单,消除了传统的带式洗衣机结构。但是因为其依托于永磁体,可能会面临退磁的风险,而自身的技术也受限制,很难实现脱水的高速运转。皮带轮的洗衣机处于三种变频洗衣机中技术成熟、噪声小、效率高的。以上三种洗衣机各有各的优点,我们很难去评判其优缺点。变频技术在波轮洗衣机和滚筒洗衣机上应用的原理也是不同的。
波轮洗衣机主要是靠水频繁的正转和反转产生的水流来清洁衣物,滚筒洗衣机则是通过摔打衣物至铅垂面上来完成洗涤动作。两种洗衣机的结构和原理的差异,也使得变频技术在两种洗衣机上应用的技术难度不同。波轮洗衣机的变频技术主要受制于模糊称重和快速频繁起停。因为轮式洗衣机在无水洗衣过程中容易对衣物造成损坏,所以其称重时间不长,速度不高。
在波轮洗衣机快速频繁起停的过程中,若是衣物较多洗衣机是可以自由停机的,若是衣物较少,水流的运动惯性又太大,洗衣机就必须依靠刹车来停车。滚筒洗衣机具有模糊称重、负载运行等技术难点。与波轮洗衣机模糊称重的难点不同,滚筒洗衣机模糊称重主要受制于功率计算的准确性,功率计算受电流环、密度环、衣服密度等诸多因素的影响。实验表明,当滚筒的转速超过一定数值(具体数值与滚筒的大小有关)时,衣物就会粘在滚筒上。从而失去摔打的功能,从而无法洁净衣物,这就是负载运行的后果。
3、结语
直流变频洗衣机电功耗低,噪音小,是未来变频技术发展的主要趋势。现在物联网技术迅速发展起来,格力也开始制作手机,用于联结格力的家电设备。如果是结合变频技术和物联网,未来的洗衣机发展将会变得更加的智能、高效。