（文章來源：電子工程世界）

在產(chǎn)品的加工制造業(yè)以及工業(yè)生產(chǎn)中，泵類、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的應(yīng)用范圍越來越廣泛，其在電能上的消耗以及擋板、閥門等一些設(shè)備的節(jié)流損失，還有對(duì)它們的日常的維修和維護(hù)的費(fèi)用幾乎占成本的20%，這是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用的開支，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改革不斷深入，市場競爭不斷加劇，節(jié)能降耗也逐漸成為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本的一個(gè)重要手段。

變頻技術(shù)使用的基本原理：在很長的一段時(shí)期內(nèi)，電氣設(shè)備所使用的交流電的頻率都是維持在一個(gè)固定的狀態(tài)，變頻技術(shù)的運(yùn)用就是使頻率變成了一種可以隨意的調(diào)節(jié)和利用的資源?，F(xiàn)如今，變頻技術(shù)中最活躍以及最快發(fā)展的就是變頻的調(diào)速技術(shù)。

變頻技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、點(diǎn)擊傳動(dòng)技術(shù)，是一種綜合性比較強(qiáng)的技術(shù)，結(jié)合了機(jī)械設(shè)備和強(qiáng)弱電。就是指在工頻電流的信號(hào)轉(zhuǎn)化成其他的頻率，這種轉(zhuǎn)化主要是通過半導(dǎo)體元件來完成的，之后再將交流電轉(zhuǎn)化成為直流電，在逆變器對(duì)電流和電壓進(jìn)行調(diào)控的同時(shí)使機(jī)電設(shè)備達(dá)到無極調(diào)速的程度。

總而言之，變頻技術(shù)就是通過電流改變頻率來對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，從而使有效的控制電機(jī)設(shè)備，這些都是在電流頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速同比增長的基礎(chǔ)上來完成的。變頻技術(shù)的特點(diǎn)就是能夠使電機(jī)平穩(wěn)的運(yùn)行，可以進(jìn)行自動(dòng)的加速和減速的控制，在能夠提高工作效率的同時(shí)減小對(duì)于能源的消耗。

在變頻器的日常運(yùn)用中，主要是運(yùn)用轉(zhuǎn)矩直接控制和矢量控制的方式，在變頻器的今后發(fā)展中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊自優(yōu)化的控制方式，而且，變頻器通過不斷地發(fā)展，其綜合性會(huì)越來越高，在完成基本調(diào)速的功能基礎(chǔ)上，還具有在內(nèi)部設(shè)置的通信、可編程序以及參數(shù)辨識(shí)的功能。

根據(jù)流體力學(xué)，功率=壓力*流量，流量和轉(zhuǎn)速的一次方是成正比的，壓力與轉(zhuǎn)速的平方是成正比的，功率和轉(zhuǎn)速的立方成正比，如果說水泵效率固定的話，當(dāng)調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速就會(huì)成比例下降，輸出的功率也就成立方關(guān)系下降，所以說，水泵的轉(zhuǎn)速與電機(jī)耗電功率是近似立方比關(guān)系。舉個(gè)例子，一臺(tái)功率是55kW的水泵電機(jī)，將它的轉(zhuǎn)速調(diào)到原來轉(zhuǎn)速的80%的時(shí)候，它的耗電量是28kW/h，省電率是48%。但是如果將轉(zhuǎn)速調(diào)到原來的50%的時(shí)候，耗電量就變成了6千瓦每小時(shí)，省電率達(dá)到87%。

無功的功率不但會(huì)使設(shè)備發(fā)熱，增加電線的磨損，最重要的一點(diǎn)就是功率因數(shù)降低導(dǎo)致了電網(wǎng)的有功功率也隨之降低，所以，造成了大量無功電能在線路當(dāng)中消耗掉，導(dǎo)致設(shè)備的使用效率降低，浪費(fèi)現(xiàn)象非常嚴(yán)重，使用了變頻調(diào)速設(shè)備裝置之后，因?yàn)樽冾l器內(nèi)部的濾波電容作用，從而使無功損耗得到進(jìn)一步減少，使電網(wǎng)有功功率得到增加。

由于電機(jī)是通過Y/D啟動(dòng)或者直接啟動(dòng)的方式進(jìn)行的，啟動(dòng)的電流是額定電流的四到七倍，這樣就會(huì)對(duì)供電電網(wǎng)和機(jī)電設(shè)備造成嚴(yán)重沖擊，而且這樣對(duì)電網(wǎng)的容量要求也是非常高的，在啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生比較大的電流，而且在震動(dòng)的時(shí)候?qū)﹂y門和擋板的損害也是非常大的，對(duì)管路和設(shè)備的使用壽命也是非常不利的。變頻裝置的使用，利用變頻器軟啟動(dòng)的功能，使啟動(dòng)的電流從零開始，最大的值也不會(huì)超過額定電流，所以使其對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及對(duì)供電容量的要求也大大減輕了，使閥門和設(shè)備的使用壽命也大大延長了。

我們利用在160kW的循環(huán)水泵上安裝變頻調(diào)速器為例子，對(duì)變頻節(jié)能設(shè)備進(jìn)行改造，分別測試了改造前后的用電量，取得了非常滿意的效果。在循環(huán)水泵的工作中，當(dāng)流量由于工藝的需要而改變時(shí)，就要運(yùn)用調(diào)節(jié)水泵出口和入口的開度方式來對(duì)水泵的實(shí)際流量進(jìn)行改變，這種調(diào)節(jié)方式被稱為節(jié)流調(diào)節(jié)，在本次舉例中，出口和入口的閥門開度都是60%上下，從電能利用的方面來說，這是一種很不經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方式。

在循環(huán)水泵的工作中，當(dāng)流量由于工藝的需要而改變時(shí)，入口和出口的閥門都完全打開，運(yùn)用對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式來尋找合適的、新的工作點(diǎn)，從而得到合適的流量。根據(jù)實(shí)際情況和現(xiàn)場的需要來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制或自動(dòng)控制，在本例中，因?yàn)椴恍枰l繁地對(duì)流量進(jìn)行調(diào)整，所以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況和需要，確定出電動(dòng)機(jī)實(shí)際工作的頻率是40Hz，并且采取了手動(dòng)控制的方式，主要目的就是為了節(jié)約電能。

實(shí)現(xiàn)了完全意義的軟啟動(dòng)，在電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)的時(shí)候，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨著輸入電源的頻率增加而慢慢增加，使速度得到平穩(wěn)提升，整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間設(shè)為20s左右，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成沖擊，比原來的啟動(dòng)方式更平穩(wěn)。

電網(wǎng)所運(yùn)用的電流也得到大幅度下降，使電氣設(shè)備的使用更加安全，同時(shí)也因?yàn)轭l率降低后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之降低，對(duì)機(jī)械的磨損也就減少了，也使發(fā)生故障的概率大大降低，減少了維修經(jīng)費(fèi)。使為水泵提供電能的變壓器節(jié)約出了大部分的供電容量，單純的有功負(fù)荷下降，節(jié)約出的容量大約是50千瓦，提高了設(shè)備的利用效率。電機(jī)功率的因數(shù)也相應(yīng)得到提高，這樣就使電機(jī)的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。

變頻技術(shù)的使用提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗，節(jié)約了能源，也進(jìn)一步提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用就是要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行改造，從而達(dá)到節(jié)約能源的作用。
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