變頻器節(jié)能技術(shù)原理及其應(yīng)用研究

蔡意文

[摘 要]近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的能源消耗也與日俱增，為了實現(xiàn)社會主義社會的發(fā)展，就需要走可持續(xù)發(fā)展道路，就基本的方式就是進(jìn)行節(jié)能降耗。在這樣的社會大背景下，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，利用技術(shù)革新大道資源消耗減少的目的，也成為近年來人們所關(guān)注的社會重點。變頻器節(jié)能技術(shù)能夠有效地實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，也是研究人員所關(guān)注的重點。隨著變頻器節(jié)能技術(shù)的加強(qiáng)，其應(yīng)用范圍也在逐漸擴(kuò)大。在這樣的情況下，筆者對變頻器節(jié)能技術(shù)的基本原理展開了闡述，同時在這樣的前提上分析了其使用的形式。

[關(guān)鍵詞]變頻器 節(jié)能技術(shù) 矢量控制 利用效率

中圖分類號：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0135-01

1 前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷提高，我國對于能源資源的消耗也在快速增長，尤其是工業(yè)領(lǐng)域，更是能耗大頭。為了實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展，就需要利用技術(shù)革新的手段，來達(dá)到資源消耗減少的目的，這也是近些年來社會民眾所關(guān)注的熱點話題。而變頻器節(jié)能技術(shù)正是能夠?qū)崿F(xiàn)資源消耗減少的技術(shù)之一，也成為了研究人員關(guān)注的重點。目前，在我國的制造業(yè)的車間生產(chǎn)、加工等類型的企業(yè)，都需要使用許多的風(fēng)機(jī)與泵類設(shè)備。這些設(shè)備在平常運轉(zhuǎn)時需要消耗許多的電能，屬于能源消耗的大頭。按照通常的經(jīng)驗來看，這些設(shè)備在擋板、閥門等位置的電流消耗，還有由平日里維修以及保養(yǎng)的費用總共在總成本中占到四分之一的比重。對于企業(yè)而言，這算得上是一筆較高的成本支出了。通過有效的使用變頻器，足以有效地減少這一類設(shè)備的耗電。在企業(yè)競爭越來越激烈的當(dāng)下，減少成本支出能夠有效加強(qiáng)企業(yè)在市場上的競爭力，還能相應(yīng)國家倡導(dǎo)的節(jié)能降耗的口號，所以，對變頻節(jié)能技術(shù)的使用時非常重要的。

2 變頻節(jié)能技術(shù)基本理論

從理論上看，變頻技術(shù)的重點就是怎樣達(dá)到對電流頻率能夠隨意調(diào)整的目的，按照電力設(shè)備運轉(zhuǎn)時的做功情形來看，對其頻率與電流頻率實施相關(guān)匹配，由此來減少某些非必要的電能支出。目前在變頻技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展較好的技術(shù)就是變頻調(diào)速。

從當(dāng)下來看，扁皮技術(shù)通常涵蓋了計算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)以及點擊傳動技術(shù)等，應(yīng)該算是綜合型較強(qiáng)的一種技術(shù)。在變頻技術(shù)的使用時，通常是對機(jī)械設(shè)備的強(qiáng)弱電展開控制與調(diào)整。利用把工頻電流的信號轉(zhuǎn)化為別的頻率，在這個工作過程中，需要通過專業(yè)的半導(dǎo)體原件來把交流電轉(zhuǎn)化為直流電，在逆變器對電流與電壓實施調(diào)控之際讓機(jī)電設(shè)備實現(xiàn)無極調(diào)速的狀態(tài)。[1]

總體而言，變頻技術(shù)基本上就是對電流頻率展開調(diào)整，由此來達(dá)到對電機(jī)轉(zhuǎn)速的高效控制的目的，從而來降低電動機(jī)在運轉(zhuǎn)時的電能浪費，進(jìn)一步加強(qiáng)電動機(jī)的節(jié)能效率。變頻技術(shù)的關(guān)鍵點在于，能夠確保電機(jī)的安全有序運轉(zhuǎn)，電動機(jī)的功率足以滿足正常工作的需求。在不同運轉(zhuǎn)的情況下，利用變頻技術(shù)能夠?qū)c擊實現(xiàn)自主的減速與加速，如此就能夠在確保電機(jī)在完成正常工作之際，還能夠減少電力消耗。

在日常工作中，變頻器一般是利用轉(zhuǎn)矩直接控制與矢量控制的辦法來實現(xiàn)對電機(jī)的電流頻率調(diào)控。從變頻器技術(shù)的發(fā)展趨勢看，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊自動化控制方面，已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。筆者相信隨著電力技術(shù)與半導(dǎo)體通信傳輸技術(shù)的發(fā)展，變頻器的綜合性能將會發(fā)展的更好，同時變頻器不但能夠減少電力資源的浪費，還能達(dá)到對內(nèi)部系統(tǒng)的變成和內(nèi)部通信控制的目的，此外添加相關(guān)的控制參數(shù)還能夠加強(qiáng)設(shè)備的識別與控制效果。

3 變頻器的節(jié)能原理

3.1 變頻節(jié)能方式

按照流體力學(xué)可知，功率=壓力*流量，從這個等式我們能夠看到，在流量恒定的狀況下，隨著壓力的提升，功率也會上漲。根據(jù)上述公式可得，在水泵效率一定的情況下，倘若調(diào)節(jié)的流量減少了，那么水泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)該也會按比例的減少，按照上述公式可得，那么水泵的功率也會按立方關(guān)系減少。從該角度出發(fā)，那么就可以相仿的看做，水泵的轉(zhuǎn)速與電機(jī)耗電功率是相仿的立方比關(guān)系。像是一臺功率為五十五千瓦的水泵電機(jī)，倘若將其轉(zhuǎn)速減少到原來的四分之三，那么耗電量就是二十八千瓦每小時，在該情況下，水泵的省電率達(dá)到了近百分五十。

3.2 使用功率因數(shù)補(bǔ)償辦法來實現(xiàn)節(jié)能

對于電機(jī)而言，倘若有無功的功率，那么就代表了設(shè)備自身的系統(tǒng)與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)存在缺陷。無功的功率容易造成電機(jī)發(fā)熱，在實際使用時，會加快電線與電纜的磨損，相關(guān)的絕緣材料也很快損毀。但是對于電機(jī)而言，最主要的就是功率因數(shù)的減少，這回造成電網(wǎng)的有功功率產(chǎn)生減少的情況。在該情況下，會造成許多的電能在線路傳輸之際被浪費掉。[2]

不但影響了設(shè)備的正常使用，還使得電力資源被浪費了。

利用變頻調(diào)速技術(shù)，通過變頻器內(nèi)部的濾波電容，從而減少無功損耗。無功損耗減少后，就能有效加強(qiáng)電網(wǎng)的有功功率，此外電機(jī)等設(shè)備的功率能夠正常使用，加強(qiáng)作業(yè)效率，減少電力損耗。

3.3 使用軟啟動的辦法來實施節(jié)能

在變頻器的裝置中，利用軟啟動能夠降低電能消耗。其基本原理是，在電機(jī)或是水泵、風(fēng)氣運轉(zhuǎn)時，通過軟啟動的辦法，能夠讓啟動電流從零開始，通常來說，最大的電流，其數(shù)值是不會超過設(shè)備的額定電流。如此，利用這種控制電流的方式，就能減少對電網(wǎng)的沖擊，同時減少設(shè)備電容的損耗，由此來提高其他零部件的使用壽命，減少維修成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)收入。

4 變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用案例

變頻節(jié)能技術(shù)在水泵工作時，能夠達(dá)到比較好的節(jié)能效果。像是筆者對一百六十千瓦的循環(huán)水泵實施安裝變頻調(diào)速器前后一致使用時間的試驗，發(fā)現(xiàn)設(shè)置變頻器后的耗電量會明顯少于不設(shè)置變頻器的水泵，所以對于長期使用的水泵而言，一旦安裝了變頻器，其所節(jié)約的電力成本，在經(jīng)過足夠的時間后就會超出設(shè)備的自身價格。

4.1 在進(jìn)行變頻改造之前的控制模式

在循環(huán)水泵的工作中，當(dāng)流量因為工藝的需要而改變時，就需要使用調(diào)節(jié)水泵出口入口的開度辦法來實施對水泵流量的控制，這種調(diào)節(jié)辦法也被叫做是節(jié)流調(diào)節(jié)，在本文中的例子，出口與入口的閥門開度都在百分五十左右。[3]

4.2 在進(jìn)行變頻改造之后的控制模式

在循環(huán)水泵的工作里，當(dāng)流量因為工藝的需求而調(diào)整時，入口與出口的閥門都徹底被打開，使用對電動機(jī)轉(zhuǎn)速展開調(diào)節(jié)的辦法來找到更為適宜的、新的工作點，由此來獲取適宜的流量。按照實際情況與現(xiàn)場的實際需求來達(dá)到手動控制或是自動控制的目的，最根本的就是為了實現(xiàn)電能的節(jié)約。

5 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷提高，我國對于能源資源的消耗也在快速增長，尤其是工業(yè)領(lǐng)域，更是能耗大頭。為了實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展，就需要利用技術(shù)革新的手段，來達(dá)到資源消耗減少的目的，這也是近些年來社會民眾所關(guān)注的熱點話題。而變頻節(jié)能技術(shù)是近年來發(fā)展的較好的能達(dá)到節(jié)能降耗目的的技術(shù)之一。此外，該項技術(shù)的原理較為簡單，同時隨著技術(shù)的進(jìn)步其使用的范圍也會慢慢虧大，并且節(jié)能效率也會逐漸提高。對于企業(yè)而言，在國家倡導(dǎo)節(jié)能降耗的大背景下，需要對變頻節(jié)能技術(shù)的效果進(jìn)行綜合分析，按期、有層次的慢慢淘汰常規(guī)電氣設(shè)備，由此來加強(qiáng)變頻節(jié)能技術(shù)的使用水平。

參考文獻(xiàn)

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[3]凌文明.匯川變頻器及物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在施工升降機(jī)上的應(yīng)用[J]. 企業(yè)科技與發(fā)展. 2015（03）

[4]毛波濤，李艷華，翟紅星.變頻器節(jié)能技術(shù)原理及其應(yīng)用探討[J]. 機(jī)電信息.2014（24）