試論變頻器節(jié)能技術(shù)原理及其應(yīng)用

摘 要：變頻技術(shù)主要應(yīng)用于交通流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，是交流電動(dòng)機(jī)最具應(yīng)用價(jià)值以及最為理想的調(diào)速裝置，在長(zhǎng)期的應(yīng)用中表現(xiàn)出了顯著的節(jié)能功效。文章主要結(jié)合變頻器的節(jié)能技術(shù)原理論述其應(yīng)用功能。

關(guān)鍵詞：變頻器；電動(dòng)機(jī)；節(jié)能；應(yīng)用

變頻器的應(yīng)用始于上世紀(jì)80年代，自從問(wèn)世以來(lái)便作為調(diào)速、節(jié)能的重要設(shè)備在自動(dòng)化設(shè)備中得到了極為廣泛的應(yīng)用。變頻器具有功率因數(shù)高、調(diào)速性能好以及可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，為此促進(jìn)了變頻器在節(jié)能方面的應(yīng)用。同時(shí)變頻器調(diào)速也是目前最為節(jié)能、理想的調(diào)速方案。

1 變頻器的節(jié)能原理

變頻器是結(jié)合了微電子技術(shù)與變頻技術(shù)，通過(guò)調(diào)控電機(jī)的工作電源頻率方式實(shí)現(xiàn)對(duì)于電動(dòng)機(jī)電力設(shè)備的控制。其主要的構(gòu)件有：制動(dòng)單元、濾波、整流、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器可以根據(jù)實(shí)際的需求進(jìn)行電源頻率的改變，從而達(dá)到調(diào)速、節(jié)能的目的。此外變頻器還具有過(guò)壓、過(guò)流以及過(guò)載保護(hù)功能。根據(jù)變頻器節(jié)能的途徑不同可以將變頻器節(jié)能分為調(diào)速節(jié)能、提高功率因素節(jié)能以及軟啟動(dòng)節(jié)能。

1.1 變頻調(diào)速節(jié)能

在實(shí)際生產(chǎn)中如果設(shè)備容量偏大就會(huì)出現(xiàn)大馬拉小車的情況，極大地浪費(fèi)了能量。而借助于變頻調(diào)速就可以有效地降低設(shè)備的轉(zhuǎn)速而明顯的降低能耗。下面借助于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載說(shuō)明變頻調(diào)速節(jié)能原理：

1.2 提升功率因數(shù)

除了通過(guò)調(diào)速外，變頻器在不需要進(jìn)行調(diào)速的場(chǎng)合還可以借助于提升功率因數(shù)實(shí)現(xiàn)功率損耗的降低。

1.3 軟啟動(dòng)節(jié)能

由于電機(jī)采用Y/D啟動(dòng)、全壓?jiǎn)?dòng)或者自耦變壓器減壓?jiǎn)?dòng)的啟動(dòng)電流為額定電流的4-6倍，這樣的啟動(dòng)方式不僅增加線路的功率損耗，同時(shí)也導(dǎo)致了電機(jī)自身的銅損。從而引發(fā)線路的電壓波動(dòng)以及對(duì)電網(wǎng)以及機(jī)械設(shè)備的沖擊。在電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中線路上產(chǎn)生的有功以及無(wú)功損耗分別表示為ΔP=3IR（KW），ΔPA=IZ。其中I為啟動(dòng)電流，R與Z分比為線路的電阻以及阻抗。當(dāng)啟動(dòng)電流I很大時(shí)直接導(dǎo)致以上計(jì)算數(shù)據(jù)的增加，尤其是在大功率電機(jī)啟動(dòng)中由于無(wú)功損耗很大，為此會(huì)導(dǎo)致電壓的劇烈波動(dòng)而影響線路中其它設(shè)備的正常工作。為了防止這一問(wèn)題的發(fā)生優(yōu)勢(shì)要增加變壓器容量，但是在電機(jī)啟動(dòng)后變壓器又出現(xiàn)浪費(fèi)。電機(jī)在全壓?jiǎn)?dòng)中在線路中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致縮短機(jī)械設(shè)備以及官網(wǎng)壽命。

但是借助于變頻啟動(dòng)，通過(guò)變頻器的軟啟動(dòng)功能將電流從0緩慢的升高到額定值，而電流的上升速度可以借助于變頻器的加速時(shí)間設(shè)定。在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)電流大于額定電流的情況，為此使用軟啟動(dòng)方式產(chǎn)生的功率損耗以及電壓壓降要較之全壓?jiǎn)?dòng)小很多，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目的，同時(shí)也減輕了啟動(dòng)對(duì)于電網(wǎng)的沖擊，對(duì)于延長(zhǎng)設(shè)備壽命具有很大幫助。

2 變頻器常用功能

2.1 變頻器升速功能

升速過(guò)程屬于從一種穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程，一般在保證電流不大于額定電流的情況下，控制升速時(shí)間盡量短。變頻器除了可以進(jìn)行升速、降速事件的設(shè)定外，還可以通過(guò)對(duì)升速方式的預(yù)置來(lái)對(duì)不同時(shí)段的加速度極性控制。常見(jiàn)的升速方式有三種：頻率與時(shí)間成線性關(guān)系、S形方式、半S形方式。實(shí)際中要根據(jù)具體的使用環(huán)境選用升速方式，例如在電梯的運(yùn)行中如果在啟動(dòng)中的升速或者降速過(guò)快就會(huì)令人感覺(jué)不舒服，為此要采用s形方式調(diào)速；而在鼓風(fēng)機(jī)使用中由于低速的負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小，為此可以使用半S形調(diào)速。

2.2 變頻器的過(guò)載保護(hù)功能

過(guò)載保護(hù)的目的是保護(hù)電動(dòng)機(jī)不被燒壞，也就是保護(hù)電動(dòng)機(jī)溫升不超過(guò)額定值。電機(jī)在低頻運(yùn)行中由于散熱差而出現(xiàn)嚴(yán)重的發(fā)熱，為此溫升超過(guò)允許值。而借助于變頻器中的電子熱保護(hù)功能，在不同的運(yùn)行頻率下具有不同的保護(hù)曲線，而運(yùn)行頻率越低，允許連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間越短，為此起到了保護(hù)電機(jī)的作用。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，變頻器具有優(yōu)異的技能功效，以及顯著地調(diào)速、保護(hù)功能。通過(guò)使用變頻調(diào)速不僅可以在節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，同時(shí)也極大地提升了電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度，提升了生產(chǎn)工藝，為此這一設(shè)備對(duì)于減少開(kāi)支、提升生產(chǎn)效率具有極為重要的應(yīng)用價(jià)值。

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