電機變頻控制節(jié)能技術及其應用探討

摘要：改革開放以來，我國的社會經濟發(fā)展十分的迅速，包括電力經濟方面發(fā)展也比較快。但是在電力經濟方面還存在著很多的不足，我國的電力一直都是比較緊缺的，在我國的很多地方都會存在電力短缺的情況。國家為了應對電力短缺，對于電力的節(jié)能方面組織專家進行了很多的研究，其中最為突出的就是電機變頻控制節(jié)能技術，這項技術能夠廣泛的應用與各種電器當中，工廠中使用的大型電器以及家里的小型家用電器都能夠用到電機變頻節(jié)能技術。也就是說電機節(jié)能變頻技術的開發(fā)和應用能夠在很大程度節(jié)約對電力的應用，很好的緩解我國電力緊缺的現(xiàn)狀。

關鍵詞：電機；變頻控制；節(jié)能技術；特點；應用

引言

在我國，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略被提出以后，很多的企業(yè)和機構都為在未來實現(xiàn)低碳節(jié)能的環(huán)保型生活而努力著。節(jié)能減排是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措，在電力系統(tǒng)方面，主要是對風機、電動機、泵類設備實行節(jié)能減排。為了實現(xiàn)這個目標，大力的開發(fā)和研究交流電機變頻調速節(jié)電技術。在我國工農業(yè)當中，應用最為廣泛的就是異步交流電動機，異步電動機存在著功率因數(shù)低、調速能力差、能耗高等顯著的缺點。而將電機變頻節(jié)能技術應用到異步交流電動機中之后，能夠很好的解決異步交流電動機的這些問題。能夠很好的實現(xiàn)異步交流電動機的節(jié)能減排工作，為我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略做出貢獻。

1.電機變頻控制技術的原理與特點分析

變頻電機是變頻器驅動電機的統(tǒng)稱，包括變頻感應電機和變頻器兩部分，能夠提高電機的工作效率，減少電能的消耗。以交流發(fā)電機為例，其轉速公式如下：

n1=60 f/p. （1）式（1）中：n1——同步轉速；f——電源頻率，50 Hz；p——電機磁極對數(shù)。

電機轉差率用公式表示為：s=（n1–n）/n1. （2）式（2）中：s——電機轉差率；

n——電機轉速。

由式（1）和式（2）可以推得：n = 60 f（1-s）/p. （3）

電機變頻控制技術通過變頻器能夠很好的控制輸出頻率和輸出電壓的大小，這是電機變頻控制技術的一大顯著特點，是其他的電機控制系統(tǒng)所不具備的。同時，電機變頻控制技術還具有軟啟動和通知的功能。采用電磁設計，減少電子和和轉子的阻值。能夠實現(xiàn)無級變速。電能消耗少，充分體現(xiàn)節(jié)能減排的特點。

2.電機變頻控制的發(fā)展與應用分析

在最初的時候我國的電機頻率都是固定的，電機只能固定的輸出一種功率，一個電壓。所以說當時的電機在工作的時候輸出的驅動頻率是完全不變的。但是往往負載所需要的驅動頻率卻是在不斷變化的，為了能夠滿足負載所需要的驅動頻率，電機的額定驅動頻率一般都是大于負載所需要的驅動頻率的。這樣做雖然能夠保證電機提供足夠的驅動頻率，保證電機的正常運作，但是其中有很大一部分的驅動頻率都會被浪費掉，這就造成了大量的電力能源被浪費，不能得到有效的利用，完全不符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。為了達到節(jié)約電力，使電力得到充分利用的要求，電機變頻控制技術被開發(fā)了出來，電機變頻控制能夠根據負載所需要的驅動頻率來改變電機輸出的功率和電壓，保證不會有多余的驅動被浪費，很好的提高了電能的利用率，完全符合我國節(jié)能減排的要求。隨著我國對節(jié)能減排的要求越來越高，對于變頻節(jié)能控制系統(tǒng)的開發(fā)和研究也不斷的完善，并且得到了更好的推廣，在越來越多的地方被應用。

2.1電機變頻技術的發(fā)展過程

現(xiàn)在的電機變頻系統(tǒng)大都是采用的恒V/F 控制系統(tǒng)，這個變頻控制系統(tǒng)的特點是結構簡單、制作便宜。這個系統(tǒng)被廣泛應用在風機等大型的并且對于變頻系統(tǒng)的動態(tài)性能要求不是很高的地方。這個系統(tǒng)是一種典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能夠滿足大多數(shù)電機的平滑的變速要是，但是對于動態(tài)和靜態(tài)的調節(jié)性能都是有限的，不能應用在對動態(tài)和靜態(tài)性能要求比較嚴格的地方。為了實現(xiàn)動態(tài)和靜態(tài)調節(jié)的高性能，我們只能采用閉環(huán)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。所以有的科研人員提出了控制閉環(huán)轉差頻率的電機調速方式，這種調速方式能夠在靜態(tài)動態(tài)調速中達到很高的性能，但是這種系統(tǒng)只能在轉速比較慢的電機中得到應用，應為在電機的轉速較高的時候，這種系統(tǒng)不僅不會達到節(jié)約電能的目的，還會使電機產生極大的瞬態(tài)電流，使得電機的轉矩在瞬間發(fā)生變化。所以說為了實現(xiàn)在較高的轉速中實現(xiàn)較高的動態(tài)和靜態(tài)性能，只有先解決電機產生瞬態(tài)電流的問題，只有將這個問題合理的解決我們才能更好的發(fā)展電機變頻節(jié)能控制技術。

2.2電機變頻控制的應用

在電機的能耗中，大約有百分之七十都是應用在了風機和泵類負載當中，所以說電機變頻控制技術能夠很好的節(jié)約這一部分負載的能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。就以空調來舉例說明吧，沒有應用變頻控制系統(tǒng)的空調，在設置的溫度低于閾值的時候，只能通過關閉風路的方式來實現(xiàn)，但是這個時候空調的電機還是在繼續(xù)運轉的，這一部分驅動功率就完全沒有被利用，只是單純的被浪費掉了。但是在贏了變頻控制系統(tǒng)的空調當中，如果當空調設置的溫度降低的時候，只需要控制電動機的轉速降低，減少輸出的驅動功率就可以實現(xiàn)，完全沒有必要將風路進行關閉，而且也不會浪費電機的驅動頻率，很好的提高了電能的利用效率。

3.結語

為了順應國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，電力系統(tǒng)大力推行電機變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的應用在很大程度上緩解了我國電力能源緊缺的現(xiàn)狀。電機變頻節(jié)能控制系統(tǒng)能夠減少電機不必要的驅動頻率的輸出，達到對電力的合理應用。

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作者簡介：嚴磊（1984.9.17-），湖北隨州，漢族，本科，機電一體化技術。