電機變頻控制節能技術和運用探析

胡金華

摘 要：社會的發展帶動了經濟的進步，與之相伴的是人們的生活意識與觀念也出現了一定的變化。節能意識作為新時期綠色生產理念的核心，成為了受到社會廣泛關注的研究重點。節能技術對人們的影響是非常顯著的，能夠有效改善能耗問題，提高能源使用效率。電機設備是制造業的生產主要動力，做好電機設備的節能減排，有助于進一步提高制造業的節能環保能力，對社會的發展具有一定的現實意義。對此本文針對變頻節能展開具體的分析，包括運用方式和節能原理，從而發揮節能技術在制造行業中的價值。

關鍵詞：電機 變頻控制 節能技術

中圖分類號：TM301.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03（b）-0096-02

信息時代為人們的生活提供了多種新穎的生活理念與時代技術，包括自動化技術、計算機技術、電子技術等均獲得了較為顯著的性能提高。在此過程中控制技術與交流技術作為上述技術銜接的基礎技術，同樣得到了較為快速的發展。我國在發展的過程中，由于人口基數大，導致人均資源數量十分稀少。為解決這一問題，就必須做好自然資源的合理配備。其中電力資源作為一種耗能嚴重，且較為稀缺的資源，為實現電能的有效利用，就必須對電能的節能技術進行研究。利用節能技術減少電力資源空缺問題。因此可以說變頻節能的研究與應用是現如今不可或缺的。

1 電機變頻控制技術原理

變頻節能技術通過控制與調節三相交流電頻率的方式，實現電機的轉速控制。目前最常用的是直流—交流—直流處理方式，即常說的V/F變頻控制技術[1]。這種技術能夠將電流轉化為直流電，之后將直流電再次轉化為可控交流電并輸入電機，從而實現節能的目的。在實現電流轉化的過程中，變頻系統內部的眾多零件各司其職，實現了電機的電能運行控制。當然目前變頻節能技術到達了發展瓶頸，包括高速電機的瞬時電流問題等。對此必須加快這些瓶頸的突破，提高變頻節能能力。

2 電機變頻節能控制方式

2.1 變頻節能

事實上電流的流動和現實生活的水流流動有著很大的相似，因此科研人員常用水流研究，分析電流流通原理。結合流體力學知識得知，壓力和流量是與功率成正比關系的，此外轉速一次方程與流量也是正比關系。從中得出轉速三次方與功率也是正比關系。如果想要在保持水泵原有效率的前提下，降低水泵轉速，就需要降低輸出功率。

2.2 補償節能

在電能流動的過程中，無功功率會導致設備出現發燙，及線路破損的問題。這是因為無功功率的因數降低會降低有功功率，從而導致電能流失嚴重，設備電能利用率低下問題。由公式P=s×COS，Q=s×SIN[2]。其中s代表功率，P代表有功功率，Q代表無功功率，COS代表功率因數，從公式得知，功率因數越大那么有功功率就越大。目前絕大多數的泵機功率都在0.6～0.7的范圍內。通過變頻系統的調速，能夠有效降低無功損耗，從而提高了電網有功功率。

2.3 變頻器軟啟動節能

電機有Y/D與直接兩種啟動模式，啟動電流一般為4至7倍額定電流。大額的啟動電流勢必會對供電電網以及電機設備造成較大的動能沖擊，在這種情況下電機設備必然會對電網的容量提出較高的要求。當電機在啟動時，如果缺少足量的電網容量，必然會因為大電流所帶來的振動損害電機閥門以及擋板。顯然這對電機設備的管理壽命而言，是極為不利的。通過變頻節能系統的應用，在啟動電機時可以通過軟啟動的方式，使電流從小到大逐步提高，即便是電流達到了最大功率也不會超出額定電流的最大壓力值。因此可以有效改善啟動電流對電網沖及以及電網容量的要求，進一步提高了閥門與設備的壽命，減少了不必要的設備維護花費。

3 電機變頻控制節能技術應用現狀

3.1 發展現狀

當前國內雖然對變頻技術有著一定獨到的了解，但在具體落實上和技術分析上與一些發達國家仍舊存在較大的差距。首先是電機生產能力問題，雖然國內外電機生產能力幾乎沒有任何差距，不過普及率較低、價格高昂、效率低下卻成為了電機在國內研發與制造的重要阻礙。其次則是目前國內電機系統較為落后，國內許多電機均為本土化研發，由于對電機系統的針對化制定欠缺考慮，導致許多電機與系統都存在匹配不合理的問題，致使一些電機設備在低負荷的運作以及低質量的系統調節下，出現了大量電能的浪費。

3.2 節能技術潛力

許多國家與地區均為了節能與環保課題投入了大量的經費和人力用于研究。如我國近些年一直在提倡的可持續發展理念，便是建立在節能環保理念基礎上提出的對資源的合理利用和合理分配。為進一步提高電能利用效率，從而降低電能生產所需的化石能源消耗，降低溫室氣體排放問題，推動電力系統的發展，必須針對電機的節能與變頻進行深度研究。當然這項工作由于對全人類都十分有益，因此得到了各國政府及國際組織的共識。因此變頻節能技術在未來仍具有十分巨大的發展潛力。

4 電機變頻控制節能技術展望與應用

4.1 節能技術發展

變頻主要利用V/F控制實現，這種控制系統具有結構簡單，性價比較高的優勢。不過這種控制系統也有著一定的問題，即只能用于變頻性能低的風機。此外V/F控制變頻也是開環系統的代表，適用于許多平滑變速。但這種系統的靜態調節能力有限，因此并不適用于動態性能要求較高的情況。為實現要求較高的動靜態性能調節，一般需要閉環系統實現。此外為了保障變頻節能系統性能，達到基本運行需求的同時實現變頻應用的功能。相關科研工作者提出了閉環轉差頻率的控制辦法[3]。當然這種辦法雖然可以用于上述狀態運行，但也只能用于轉速較低的電機中運行。如果用于轉速較高的電機則會出現瞬時電流過高，導致電機轉矩出現問題。為解決當前狀況下的窘境，科研人員應將研究的重心放在如何解決瞬時電流，一旦這個問題被突破，那么變頻電機就會迎來新的發展階段。

4.2 節能技術應用

因變頻電機自身有著較大的性能優勢，因此能夠實現電路保護以及電機調速控制。傳統電機調速方式采用的是降低風機口面積，降低風計量和風量。這種方式由于需要人工操作與設定，因此很容易出現一定的誤差。變頻電機則僅需要操作工人根據玻璃加工厚度，設定變頻機輸出功率即自行加工。這種方式能夠有效降低操作問題，提高玻璃鋼化效率以及企業經濟效益，達成節能減排的目的。另外，中央空調目前在各大商場及辦公樓均有著廣泛的應用，這也為變頻技術的發展和推廣提供了良好的前景和空間。

5 結語

綜合本文的研究可以看出處理電能稀缺問題，加強變頻節能技術研究不僅是在響應綠色環保理念的號召，更是變頻技術最終的發展結果。通過分析電機變頻技術原理，與發展過程中加深對變頻技術的理解，從而更好的控制電機變頻技術，實現變頻技術的節能和創造，為制造業提供良好經濟收益的同時，承擔社會環保節能的責任。這對國家經濟建設而言，具有重大的幫助作用。

參考文獻

[1] 李廣偉.試論電機變頻控制節能技術和運用[J].中國高新區，2017（17）：115.

[2] 許蔡輝，麥智煒，王碧瀅.電機變頻控制節能技術和運用探析[J].家用電器，2017（1）：34-35.

[3] 陳高明.論電機變頻控制節能技術和運用[J].山東工業技術，2016（1）：192.