基于變頻器節能技術的應用與研究

張孝禮

摘 要：長久以來，電器的運行狀態都保持在一個固定的頻率，其工作狀態的滿負荷會在某些時候多做無用功，對電能的損耗是巨大的。變頻器的出現使得其工作的頻率會發生變化，這對于電器的節能是十分有利的。本文旨在對變頻器節能技術在某些領域的應用與研究做一些探討。

關鍵詞：變頻器；節能；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.2701 變頻器節能技術的概述

變頻技術是一種結合機械設備強弱電技術的一種綜合性技術，其主要包括電子計算機技術、電力技術以及電擊傳動技術。變頻技術的工作原理是通過半導體原件將固定頻率的電流信號轉化成其他頻率，之后再通過電力電子技術將交流電轉化成為可控制利用的直流電，通過逆變器實現對電流和電壓的控制調控，同時實現了對機電設備的無極調速。總之，變頻技術就是通過改變電流頻率來實現對電機轉速的控制，從而可以有效地對電機設備進行控制。其特點就是能夠使電機在改變固有頻率的狀態下保持平穩的運行，不至于由于電流電壓的變化而出現對機電設備原件造成損害，可以實現提高工作效率和節能減排的雙贏。

變頻器就是利用上述原理結合機械技術而制作的一項設備原件，可以應用到許多機電設備當中來實現對于整個設備的變頻控制。轉矩控制和矢量控制是兩種主要的變頻器控制的方式，目前基于人工智能技術在人體神經控制及模糊控制上也有所突破，但這類技術尚不夠成熟也沒有大規模具體的應用，不在本文的討論之列。目前，變頻器除了基本的調速功能外，還開發了內置通信、編程以及參數辯識等功能，極大地方便了人類的工作和生活。

2 變頻器節能技術的具體應用與研究

2.1 變頻空調

變頻空調應該是目前使用該項技術最為成熟的產品了。我們知道常規空調是通過控制壓縮機的工作或停止來維持所設置的室內溫度的，而變頻空調則是根據溫度控制指令，利用變頻器來調節電源頻率從而保證讓壓縮機的轉速控制在800-7800轉/分范圍內并可以隨時調節其轉速，進而據以調節氟利昂的流量來達到調節溫度的目的。下面我們來看看空調變頻器是如何調節工作并實現節能的目的：

空調變頻器是通過將220V/50Hz的交流電經整流濾波后形成310V左右的直流電，這樣就可以對此直流電再進行逆變就得到了控制空調壓縮機運轉的變頻電源，50Hz就可以變成30-130Hz之間的可變頻率。變頻空調在達到設定溫度后，就能保持低速運轉以調節溫度的細微變化，維持一種恒溫狀態，其低速運轉狀態下電機工作量將會大大減少，從而耗電量就會隨之降低，這也是近年來變頻空調在市場宣傳中的一個大賣點。

2.2 變頻傳送機

傳送機是在工業生產中常見的運輸工具，現代物流業的發展也大量使用一些相對簡單的傳送機，但是傳統的傳送機在工作中耗電大且調速困難。變頻器的發明使得傳送機的技術也得到了發展，在調速和節能上有所表現。

傳送機的電機在直接起動時對電流的要求較高，基本上是正常運行時3-5倍的電流，這樣電機就容易因為瞬間電流過大而燒毀，整個電路會因為給傳送機供壓而對其他電器設備產生影響，所以就要求對傳統的傳送機進行改良。通過對傳送機安裝變頻器來對電流進行轉變能夠實現在正常電壓的情況下啟動，同時變頻技術也可以實現對于傳送機轉速的控制，在載物重量的變化時調節轉速，實現多頻工作，會大大降低電機在恒頻工作狀態下的空轉，對于企業而言就實現了降低用電量的目的，經濟上也是一種“創收”。

2.3 水泵上的應用

在農田水利系統中，水泵是取水灌溉的重要機電設備，過去老舊的水泵采用的是固定頻率的電機，其工作效率不高，對于電量的浪費情況比較嚴重。有研究數據表明，在水泵流量由100%降到50%時，電機的輸入功率為額定功率的80%左右，而電機的軸功率則僅為12.5%，這就相當于有67.5%的電量被白白浪費掉了，這部分電量實際就是在做“無用功”。

通過改良水泵的電機工作方式，安裝變頻器來實現對接入電機的交流電進行轉變成直流電后的逆轉，從而將固定的交流電頻率由原來的50Hz變成可調節的30-130Hz的范圍，電機工作時就可以根據流量來控制電機的轉速，在流量低的時候維持低電壓低轉速，從而降低用電量。簡單計算一下，在50%流量的時候，通過變頻器的節能技術，在維持電機運轉的情況和正常損耗時，降低30%的用電量對于整個國家龐大的農田水利系統而言將會減少多大的用電量，這是難以想象的。

2.4 在風機上的應用

在大型工廠、礦業等企業里鼓風機在調節空氣等方面應用較廣，利用變頻器的節能技術會對風機有所改良，對于企業的耗電量也會有所降低。

現假設有一臺18KW的風機，保持其風量在80%-30%之間變化，電機空載損耗率為10%，那么其工作時的功率為量為（18.5-18.5×0.1）kw=16.65kw。通過變頻器后實現40%的降損，其功率則為16.65Kw×（1-40%）=9.99Kw，按照全天工作24h來計算其一天節約電量為（16.65Kw-9.99Kw）×24h=159.84Kwh，按照工業用電電費1元/Kwh來計算，一年365天節約的電費是159.84Kwh×1元/Kwh×365=58341.6元。一臺電機每年都能節約大約六萬塊錢的電費，可見變頻器節能技術在降低企業成本上的作用和意義有多大。

此外，變頻器還利用在電動汽車、電動車、冰箱等與人們生活息息相關的產品上，除了在工業上的利用，生活產品上的運用由于其用戶群體龐大，在節能方面的作為將更大。

3 結語

變頻器節能技術由于其巨大的節能作用而發展的前景廣闊，目前大多數集中在一些電機設備上，節能多體現在對耗電量的控制上了。未來，在人工智能發展更為明晰的情況下，智能化的變頻器會對其功能更加完善，在除了電機設備外有更廣闊的應用。就現階段的變頻產品而言，交流變頻技術的經濟效益和社會效益十分顯著，應用變頻節能技術不僅能夠推進企業節能降耗，同時也是實現轉變經濟增長方式的重要途徑。

參考文獻：

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