莫要輕言變頻器節(jié)能

江俊峰

（陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司二礦，山西 陽(yáng)泉 045000）

隨著變頻技術(shù)的日益成熟，變頻器的使用在逐年增加，陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)二礦（下稱二礦），集中運(yùn)輸巷皮帶、礦井主扇風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、綜采工作面工作溜等，都使用上了變頻器。變頻器的啟動(dòng)性能、力矩平衡調(diào)節(jié)技術(shù)、頻率控制性能在實(shí)際應(yīng)用中均得到了很好的體現(xiàn)。采煤機(jī)的牽引系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)極調(diào)速與自動(dòng)控制，為煤礦的現(xiàn)代化、自動(dòng)化做出了重大貢獻(xiàn)。但是，變頻器節(jié)能效果如何，使用變頻器真的就能夠大量節(jié)能嗎？就這個(gè)問(wèn)題筆者想談一下自己的觀點(diǎn)。

1 變頻器節(jié)能分析

（1）根據(jù)物理學(xué)能量守恒定律原理分析，電能可以轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，機(jī)械能可以轉(zhuǎn)換成動(dòng)能、熱能。但是能量不會(huì)無(wú)緣無(wú)故產(chǎn)生也不會(huì)無(wú)緣無(wú)故消失。再者，變頻器的原理分析也沒(méi)有節(jié)能方面的表述。所以使用變頻器節(jié)能效果有限，或者說(shuō)變頻器能夠節(jié)能的話，需要對(duì)變頻器性能做更深入的理解。為此需要嚴(yán)格的證據(jù)來(lái)說(shuō)話。

（2）二礦東斜井強(qiáng)力皮帶、集中運(yùn)輸皮帶均使用變頻器，也曾由于變頻器故障而改用軟啟動(dòng)設(shè)備臨時(shí)代替。在兩種設(shè)備帶動(dòng)下的皮帶，在同樣工況下運(yùn)行，觀察電流的變化可以反映出用電情況。通過(guò)向相關(guān)單位熟悉兩種電器性能的人員了解情況和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)觀察了解，兩種設(shè)備在同樣工況下電流值確實(shí)會(huì)有明顯變化，不但在電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中電流相差比較大，而且在正常運(yùn)行過(guò)程中電流相差也較大，這是怎么回事呢?后來(lái)一看功率因數(shù)表明白了，是無(wú)功電流增加造成的。變頻器由于要經(jīng)過(guò)整流逆變過(guò)程后供給電動(dòng)機(jī)，所以電動(dòng)機(jī)的無(wú)功損耗被變頻器隔離了。雖然無(wú)功電流不會(huì)消耗電能，但是對(duì)電網(wǎng)是不利的，也會(huì)在電網(wǎng)傳輸過(guò)程中造成一部分電能消耗。由此說(shuō)明變頻器對(duì)電網(wǎng)功率因數(shù)的改善是有貢獻(xiàn)的。例如：電流型交直流變頻系統(tǒng)，它適用范圍較寬，基本上可以適用于各類交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速，它在任何頻率和相應(yīng)的轉(zhuǎn)速下，功率因數(shù)都能保持在0.9以上。從這個(gè)結(jié)果可以得出結(jié)論：①如果掘進(jìn)設(shè)備使用變頻器，可以解決遠(yuǎn)距離供電的難題。②變頻器到電動(dòng)機(jī)的距離越短、供電電纜截面越大對(duì)節(jié)電越有利。

（3）膠帶運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)、無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)、礦山架空乘人索道等設(shè)備的大坡度工作環(huán)境、豎井提升機(jī)等設(shè)備使用四象限變頻器，可進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)回饋電網(wǎng)，減少發(fā)熱損耗，節(jié)能效果明顯。

（4）變頻器在局扇風(fēng)機(jī)和主扇風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)量的方便調(diào)節(jié)。在變頻器調(diào)低頻率的情況下電流下降很明顯，這不就證明變頻器的節(jié)能了嗎？是的，供電電流是降低了，但風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓是不是也降低了很多呢？如果同樣的供風(fēng)量選一臺(tái)小風(fēng)機(jī)，用同樣的能量是不是同樣能夠滿足供風(fēng)呢？風(fēng)機(jī)風(fēng)葉調(diào)整一個(gè)角度，達(dá)到同樣的風(fēng)量，電流是不是也會(huì)降低呢？主風(fēng)機(jī)電機(jī)原來(lái)就是同步電機(jī)，不存在功率因數(shù)改變的因素。變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)很方便的調(diào)節(jié)電機(jī)速度，這是變頻器的真正的優(yōu)勢(shì)所在，而不是變頻器可以節(jié)能。要搞清這些問(wèn)題需要做嚴(yán)密科學(xué)的試驗(yàn)，有待進(jìn)一步研究得出結(jié)論。

2 結(jié)論

電動(dòng)機(jī)的變頻驅(qū)動(dòng)并不一定能夠?qū)崿F(xiàn)明顯的節(jié)能目的，這主要是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況及負(fù)載的運(yùn)行情況而定。變頻器在啟動(dòng)性能，調(diào)速性能方面有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，在生產(chǎn)實(shí)踐中如果得到合理正確的應(yīng)用，在節(jié)能方面也存在很多的潛在性能可以發(fā)掘，但是節(jié)能效果是有限的，不是不論什么情況只要使用變頻器就可以節(jié)能，因此，變頻器節(jié)能是有條件的、有限的，莫要輕談。