電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用探討

吳琦（陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司，陜西 渭南714100）

我國人口眾多，人均占有資源量很少。所以，為了不斷提高人們生活質(zhì)量，推動社會發(fā)展，必須不斷創(chuàng)新與改善節(jié)能技術(shù)。電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)憑借其有效降低能源消耗的特點(diǎn)，在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，受到人們的重點(diǎn)關(guān)注?，F(xiàn)階段，我國制造業(yè)、加工業(yè)等都需要使用各種電機(jī)，電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中能耗過大的問題，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

1 電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)概述

電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)是一種包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力傳動技術(shù)以及電子信息技術(shù)的綜合性節(jié)能技術(shù)。電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用過程中，需要控制機(jī)械制備的強(qiáng)弱電，通過調(diào)整機(jī)械設(shè)備的電機(jī)轉(zhuǎn)速和電流頻率來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)可以把機(jī)械設(shè)備的工作電流頻率轉(zhuǎn)化為其它頻率，并利用專業(yè)半導(dǎo)體構(gòu)件將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，此時(shí)，機(jī)械設(shè)備的逆變器就可以完成對電流與電壓的全面控制。通過調(diào)整電機(jī)的電流頻率對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，可以在保證電機(jī)功率滿足運(yùn)行要求的前提下，進(jìn)一步提高電機(jī)的節(jié)能效率，減少電機(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的能源損耗[1]。

2 電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 電機(jī)變頻節(jié)能

電流與水流在能量消耗方面具有一定的相似性，人們在研究如何節(jié)約電能的時(shí)候可以參考水流的相關(guān)原理。根據(jù)流體力學(xué)的公式：功率=流量*壓力可以明顯的看出，功率的大小與流量呈現(xiàn)正比例關(guān)系；流量的大小由轉(zhuǎn)速決定，流量與轉(zhuǎn)速也呈現(xiàn)正比例關(guān)系；而壓力的大小由于轉(zhuǎn)速的平方呈現(xiàn)正比例關(guān)系。所以，功率的大小與轉(zhuǎn)速的三次方呈現(xiàn)正比例關(guān)系。電流也是一樣，想要有效減少電機(jī)的能源損耗，就要從電機(jī)的轉(zhuǎn)速方面入手，將電機(jī)的轉(zhuǎn)速降下來，電機(jī)功率就會出現(xiàn)三次方的節(jié)能效果[2]。電機(jī)變頻控制技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，可以在用戶需求降低的前提下，通過變頻調(diào)節(jié)功能降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制節(jié)能的目的。例如變頻空調(diào)、冰箱等，用戶對風(fēng)量和冷藏的需求出現(xiàn)降低時(shí)，可以通過變頻調(diào)節(jié)來降低其實(shí)際共工作功率，減少電量的消耗。

2.2 功率因素補(bǔ)償節(jié)能

一般情況下，電機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中都會產(chǎn)生一定的無用功，主要由于機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)制造以及系統(tǒng)建設(shè)時(shí)存在一定的不足。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的無用功會加大電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)擔(dān)，加快機(jī)械設(shè)備的線路老化，還會造成機(jī)械設(shè)備發(fā)熱，減少機(jī)械設(shè)備的使用壽命。電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用可以改變電機(jī)變頻器的內(nèi)部濾波電容，增加電機(jī)功率因數(shù)，減少電機(jī)產(chǎn)生無用功率，降低電機(jī)的能源損耗。無用功率的減少變相的提高了有用功率，提高了電機(jī)的工作效率，保證了電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少了電力損耗[3]。

2.3 電機(jī)變頻軟啟動節(jié)能

電機(jī)的啟動方式主要為硬啟動，硬啟動過程中產(chǎn)生的瞬間電流是電機(jī)額定電流的4-7倍，長期的硬啟動會直接影響電機(jī)設(shè)備和電源線路的安全使用，造成電機(jī)設(shè)備等超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。而電機(jī)變頻軟啟動就是通過變頻調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)啟動時(shí)電流的控制，讓電機(jī)啟動時(shí)的電流從零開始，逐漸增加到滿足電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的額定電流。尤其在電機(jī)設(shè)備、水泵啟動時(shí)，電機(jī)變頻軟啟動可以降低電機(jī)的電網(wǎng)容量，減少對擋板和閥門的破壞。將電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大電流控制在電機(jī)設(shè)計(jì)的額定電流范圍內(nèi)，減少過大電流對電機(jī)電網(wǎng)的沖擊，以此延長電機(jī)設(shè)備及其內(nèi)部構(gòu)件的使用壽命，減少電力損耗，降低電機(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)維修費(fèi)用，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。

3 電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

目前，傳統(tǒng)的電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中都會保持一個(gè)固定的功率，無論用戶對電機(jī)的實(shí)際需求是什么，都無法改變電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，產(chǎn)生了大量的無用功以及能源損耗。而電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，能夠根據(jù)用戶對電機(jī)功率的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而減少電機(jī)的無用功產(chǎn)生，提高電機(jī)的使用效率，減低能源損耗，將電機(jī)的控制節(jié)能變成現(xiàn)實(shí)。可變頻電機(jī)的控制系統(tǒng)主要為V/F系統(tǒng)，該系統(tǒng)在構(gòu)建過程中具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行成本低等優(yōu)勢。該控制系統(tǒng)的應(yīng)用一般使用于大型電機(jī)備以及對電機(jī)變頻動態(tài)性能要求較低的設(shè)備，例如大型風(fēng)機(jī)。

未來，電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)主要的發(fā)展方向是，如何通過控制電機(jī)閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的調(diào)速。電機(jī)閉環(huán)控制可以解決現(xiàn)階段電機(jī)變頻調(diào)速靜、動態(tài)性能有限的問題，進(jìn)一步提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)節(jié)能，減少電力損耗。

4 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用還存在一定的局限性，沒有被廣泛應(yīng)用到生活與生產(chǎn)活動中。為此，我們要不斷加深對電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用中的實(shí)際問題，找到有效的解決方法。通過不斷改善技術(shù)應(yīng)用環(huán)境，創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用方式，從而進(jìn)一步推廣電機(jī)變頻控制技術(shù)應(yīng)用。