针对变频调速技术在电动设备中应用

目前，我国的一些电动设备如风机、水泵、压缩机、大型空调和电动机等其用电量占全国总用电量的70%左右，但它们的使用效率较低。就其控制流量和风力而言，风机、水泵和压缩机等大都是挡风板或节流阀来控制，这种控制方式效率低下，浪费了大量的能源。在电动设备中应用变频调速技术，可提高设备的运行效率，同时又能达到节能的目的。本文针对变频调速技术在电动设备中的应用作以分析。

　　变频调速的节电原理，变频调速的基本原理异步电机采用变频调速的原理是：通过整流桥将工频交流电压变为直流电压，再由逆变器转换为频率可调的交流，作为交流异步电机的的驱动电源，使电机获得无级调速所需的电压和电流，是一种无附加转差损耗的高效调速方式。变频调速分为两种方法：交―直―交变频和交―交变频。前者适用于高速小容量电机，后者适用于低速大容量拖动系统。可知，通过改变电源的频率能连续地调节转子的转速。

　　变频调速的节电原理风机、水泵和压缩机等电动设备在工作机械上主要表现为压缩或传输气体或液体，它们的结构和工作特性基本相同，主要表现在流量Q、风压或扬程H、轴功率P关系上。当电动设备的转速一定时，它们的轴功率与单位时间内流过的流量和风压或扬程的乘积成正比，即电动设备的运行工作点由管网特性曲线和其性能曲线的交点确定，图1中的A点即为正常运行工作点，此点随着电动设备负载的变化而变化。当负载减小，调节电机的转子速率，从n变到2，则流量从Q变到Q2，风压或扬程由H变到H2，满足负载要求。根据相似理论，电动设备的流量、扬程与转速的关系为：当转速由n变到2，此时的运行工作点变为B点。则从图1可看出，调速后的轴功率P（等于UQ2，其中U为比例系数）与调速前的轴功率P（等于UQ1，其中U为比例系数）相比减小了很多，且减小后的输出功率满足式（5）：由上式可知，当电动设备的负载变化时，调节转子转速能减少输入功率，从而达到节约资源的目的。

　　变频调速的基本装置及运行特点，变频调速的基本装置异步电机的变频调速原理主要是通过改变电源频率来进行的，变频调速的关键装置是频率变换器，即变频器，电流、电压可直接从电网经变压器引到变频器上提供变频电源。变频器的变流元件目前主要有大功率三级管、晶闸管和可关断晶闸管三种。由于交―直―交变频系统相对于交―交变频系统，具有频率范围宽、结构简单、功率因数较高等优点，一直是变频调速的首选方案。装置示意图见图2.

　　变频调速的运行特点变频调速具有调速效率高，启动能耗低，调速范围广，可实现无级调速，动态响应速度快，调速精度高，操作简单，且易于实现生产工艺控制自动化等优点。此外，在装置发生故障后能自动投入工频运行，不会影响生产作业。由于它的调速方式优于其他调速方式，安装场地又比较灵活，应用范围广泛，是市场需求增长最快的调速方式。但其也有缺点，价格昂贵、技术复杂是它的最大缺点，此外变频调速对电网也具有一定的干扰性，如产生高次谐波、电压波动和谐振等。鉴于上述原因，目前变频调速技术主要适用于调速范围广、较长时间低速运行、大容量的电动设备，如容量在30kW及以上的风机、水泵或压缩机上，节电效果明显。

　　应用实例下面是某公司中央空调风机水泵改变频节电的运行情况：该公司现有日立中央空调RP―300WL3六套，其中每套风机功率为4.0kW，冷却水泵功率为2.2kW，总功率6.2kW，由于电机采用定速运行，即无论季节与温差高低，均运行在额定转速状态，因此电机的功耗也处于最大状态，根据该公司实际工作情况，按每日工作9小时、一年320个工作日计，六套风机水泵年耗电kW？h，按1元/kW？h计，每年该部分的电费为12.6万元。

　　为了降低这部分的电费，拟采用变频调速技术，使风机水泵根据不同的季节、温差变速运行。根据空调的河北工程技术高等专科学校学报2004基本原理：室内外温差越小，需要的送风量越小，同时，用于冷却冷凝器的冷却水的流量也越小。根据变频调速的节电原理可知：当需要的送风量、冷却水流量减小时，如果通过变频器降低电机的转速，将显著降低电机的功耗，从而达到节电的效果。

　　风机水泵使用变频器后，由于转速降低，减少了机械磨损，延长了设备检查周期和使用寿命。这些都间接地降低了运行成本。结束语变频调速技术是异步电机最有发展前途的调速方式。随着电力电子技术的进步，变频调速技术将会日渐成熟，这一新技术将会越来越受到工业企业的青睐。通过在用户中的应用和经济效益上的分析，证明变频调速技术在电动设备上的应用是必要的，对传统的电动设备推广应用也是可行的。　

本文关键字：技术  变频器基础，变频技术 - 变频器基础