試論變頻器節(jié)能技術(shù)原理及其應(yīng)用

摘 要：變頻技術(shù)主要應(yīng)用于交通流電動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，是交流電動機最具應(yīng)用價值以及最為理想的調(diào)速裝置，在長期的應(yīng)用中表現(xiàn)出了顯著的節(jié)能功效。文章主要結(jié)合變頻器的節(jié)能技術(shù)原理論述其應(yīng)用功能。

關(guān)鍵詞：變頻器；電動機；節(jié)能；應(yīng)用

變頻器的應(yīng)用始于上世紀80年代，自從問世以來便作為調(diào)速、節(jié)能的重要設(shè)備在自動化設(shè)備中得到了極為廣泛的應(yīng)用。變頻器具有功率因數(shù)高、調(diào)速性能好以及可以實現(xiàn)軟啟動的優(yōu)勢，為此促進了變頻器在節(jié)能方面的應(yīng)用。同時變頻器調(diào)速也是目前最為節(jié)能、理想的調(diào)速方案。

1 變頻器的節(jié)能原理

變頻器是結(jié)合了微電子技術(shù)與變頻技術(shù)，通過調(diào)控電機的工作電源頻率方式實現(xiàn)對于電動機電力設(shè)備的控制。其主要的構(gòu)件有：制動單元、濾波、整流、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器可以根據(jù)實際的需求進行電源頻率的改變，從而達到調(diào)速、節(jié)能的目的。此外變頻器還具有過壓、過流以及過載保護功能。根據(jù)變頻器節(jié)能的途徑不同可以將變頻器節(jié)能分為調(diào)速節(jié)能、提高功率因素節(jié)能以及軟啟動節(jié)能。

1.1 變頻調(diào)速節(jié)能

在實際生產(chǎn)中如果設(shè)備容量偏大就會出現(xiàn)大馬拉小車的情況，極大地浪費了能量。而借助于變頻調(diào)速就可以有效地降低設(shè)備的轉(zhuǎn)速而明顯的降低能耗。下面借助于風機泵類負載說明變頻調(diào)速節(jié)能原理：

1.2 提升功率因數(shù)

除了通過調(diào)速外，變頻器在不需要進行調(diào)速的場合還可以借助于提升功率因數(shù)實現(xiàn)功率損耗的降低。

1.3 軟啟動節(jié)能

由于電機采用Y/D啟動、全壓啟動或者自耦變壓器減壓啟動的啟動電流為額定電流的4-6倍，這樣的啟動方式不僅增加線路的功率損耗，同時也導(dǎo)致了電機自身的銅損。從而引發(fā)線路的電壓波動以及對電網(wǎng)以及機械設(shè)備的沖擊。在電機啟動過程中線路上產(chǎn)生的有功以及無功損耗分別表示為ΔP=3IR（KW），ΔPA=IZ。其中I為啟動電流，R與Z分比為線路的電阻以及阻抗。當啟動電流I很大時直接導(dǎo)致以上計算數(shù)據(jù)的增加，尤其是在大功率電機啟動中由于無功損耗很大，為此會導(dǎo)致電壓的劇烈波動而影響線路中其它設(shè)備的正常工作。為了防止這一問題的發(fā)生優(yōu)勢要增加變壓器容量，但是在電機啟動后變壓器又出現(xiàn)浪費。電機在全壓啟動中在線路中產(chǎn)生的電壓波動會導(dǎo)致縮短機械設(shè)備以及官網(wǎng)壽命。

但是借助于變頻啟動，通過變頻器的軟啟動功能將電流從0緩慢的升高到額定值，而電流的上升速度可以借助于變頻器的加速時間設(shè)定。在整個啟動過程中不會出現(xiàn)電流大于額定電流的情況，為此使用軟啟動方式產(chǎn)生的功率損耗以及電壓壓降要較之全壓啟動小很多，從而實現(xiàn)了節(jié)能目的，同時也減輕了啟動對于電網(wǎng)的沖擊，對于延長設(shè)備壽命具有很大幫助。

2 變頻器常用功能

2.1 變頻器升速功能

升速過程屬于從一種穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一穩(wěn)定狀態(tài)的過程，一般在保證電流不大于額定電流的情況下，控制升速時間盡量短。變頻器除了可以進行升速、降速事件的設(shè)定外，還可以通過對升速方式的預(yù)置來對不同時段的加速度極性控制。常見的升速方式有三種：頻率與時間成線性關(guān)系、S形方式、半S形方式。實際中要根據(jù)具體的使用環(huán)境選用升速方式，例如在電梯的運行中如果在啟動中的升速或者降速過快就會令人感覺不舒服，為此要采用s形方式調(diào)速；而在鼓風機使用中由于低速的負載轉(zhuǎn)矩很小，為此可以使用半S形調(diào)速。

2.2 變頻器的過載保護功能

過載保護的目的是保護電動機不被燒壞，也就是保護電動機溫升不超過額定值。電機在低頻運行中由于散熱差而出現(xiàn)嚴重的發(fā)熱，為此溫升超過允許值。而借助于變頻器中的電子熱保護功能，在不同的運行頻率下具有不同的保護曲線，而運行頻率越低，允許連續(xù)運行的時間越短，為此起到了保護電機的作用。

3 結(jié)束語

綜上所述，變頻器具有優(yōu)異的技能功效，以及顯著地調(diào)速、保護功能。通過使用變頻調(diào)速不僅可以在節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運行，同時也極大地提升了電機轉(zhuǎn)速的控制精度，提升了生產(chǎn)工藝，為此這一設(shè)備對于減少開支、提升生產(chǎn)效率具有極為重要的應(yīng)用價值。

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