電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用探討

摘要：改革開放以來，我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分的迅速，包括電力經(jīng)濟(jì)方面發(fā)展也比較快。但是在電力經(jīng)濟(jì)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(yīng)對電力短缺，對于電力的節(jié)能方面組織專家進(jìn)行了很多的研究，其中最為突出的就是電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能夠廣泛的應(yīng)用與各種電器當(dāng)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(jī)變頻節(jié)能技術(shù)。也就是說電機(jī)節(jié)能變頻技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用能夠在很大程度節(jié)約對電力的應(yīng)用，很好的緩解我國電力緊缺的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：電機(jī)；變頻控制；節(jié)能技術(shù)；特點(diǎn)；應(yīng)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(jī)構(gòu)都為在未來實(shí)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(shí)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(fēng)機(jī)、電動機(jī)、泵類設(shè)備實(shí)行節(jié)能減排。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，大力的開發(fā)和研究交流電機(jī)變頻調(diào)速節(jié)電技術(shù)。在我國工農(nóng)業(yè)當(dāng)中，應(yīng)用最為廣泛的就是異步交流電動機(jī)，異步電動機(jī)存在著功率因數(shù)低、調(diào)速能力差、能耗高等顯著的缺點(diǎn)。而將電機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到異步交流電動機(jī)中之后，能夠很好的解決異步交流電動機(jī)的這些問題。能夠很好的實(shí)現(xiàn)異步交流電動機(jī)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(xiàn)。

1.電機(jī)變頻控制技術(shù)的原理與特點(diǎn)分析

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

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

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

n——電機(jī)轉(zhuǎn)速。

由式（1）和式（2）可以推得：n = 60 f（1-s）/p. （3）

電機(jī)變頻控制技術(shù)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(jī)變頻控制技術(shù)的一大顯著特點(diǎn)，是其他的電機(jī)控制系統(tǒng)所不具備的。同時(shí)，電機(jī)變頻控制技術(shù)還具有軟啟動和通知的功能。采用電磁設(shè)計(jì)，減少電子和和轉(zhuǎn)子的阻值。能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速。電能消耗少，充分體現(xiàn)節(jié)能減排的特點(diǎn)。

2.電機(jī)變頻控制的發(fā)展與應(yīng)用分析

在最初的時(shí)候我國的電機(jī)頻率都是固定的，電機(jī)只能固定的輸出一種功率，一個(gè)電壓。所以說當(dāng)時(shí)的電機(jī)在工作的時(shí)候輸出的驅(qū)動頻率是完全不變的。但是往往負(fù)載所需要的驅(qū)動頻率卻是在不斷變化的，為了能夠滿足負(fù)載所需要的驅(qū)動頻率，電機(jī)的額定驅(qū)動頻率一般都是大于負(fù)載所需要的驅(qū)動頻率的。這樣做雖然能夠保證電機(jī)提供足夠的驅(qū)動頻率，保證電機(jī)的正常運(yùn)作，但是其中有很大一部分的驅(qū)動頻率都會被浪費(fèi)掉，這就造成了大量的電力能源被浪費(fèi)，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(dá)到節(jié)約電力，使電力得到充分利用的要求，電機(jī)變頻控制技術(shù)被開發(fā)了出來，電機(jī)變頻控制能夠根據(jù)負(fù)載所需要的驅(qū)動頻率來改變電機(jī)輸出的功率和電壓，保證不會有多余的驅(qū)動被浪費(fèi)，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(yīng)用。

2.1電機(jī)變頻技術(shù)的發(fā)展過程

現(xiàn)在的電機(jī)變頻系統(tǒng)大都是采用的恒V/F 控制系統(tǒng)，這個(gè)變頻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制作便宜。這個(gè)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在風(fēng)機(jī)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(gè)系統(tǒng)是一種典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能夠滿足大多數(shù)電機(jī)的平滑的變速要是，但是對于動態(tài)和靜態(tài)的調(diào)節(jié)性能都是有限的，不能應(yīng)用在對動態(tài)和靜態(tài)性能要求比較嚴(yán)格的地方。為了實(shí)現(xiàn)動態(tài)和靜態(tài)調(diào)節(jié)的高性能，我們只能采用閉環(huán)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。所以有的科研人員提出了控制閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率的電機(jī)調(diào)速方式，這種調(diào)速方式能夠在靜態(tài)動態(tài)調(diào)速中達(dá)到很高的性能，但是這種系統(tǒng)只能在轉(zhuǎn)速比較慢的電機(jī)中得到應(yīng)用，應(yīng)為在電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高的時(shí)候，這種系統(tǒng)不僅不會達(dá)到節(jié)約電能的目的，還會使電機(jī)產(chǎn)生極大的瞬態(tài)電流，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)矩在瞬間發(fā)生變化。所以說為了實(shí)現(xiàn)在較高的轉(zhuǎn)速中實(shí)現(xiàn)較高的動態(tài)和靜態(tài)性能，只有先解決電機(jī)產(chǎn)生瞬態(tài)電流的問題，只有將這個(gè)問題合理的解決我們才能更好的發(fā)展電機(jī)變頻節(jié)能控制技術(shù)。

2.2電機(jī)變頻控制的應(yīng)用

在電機(jī)的能耗中，大約有百分之七十都是應(yīng)用在了風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載當(dāng)中，所以說電機(jī)變頻控制技術(shù)能夠很好的節(jié)約這一部分負(fù)載的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。就以空調(diào)來舉例說明吧，沒有應(yīng)用變頻控制系統(tǒng)的空調(diào)，在設(shè)置的溫度低于閾值的時(shí)候，只能通過關(guān)閉風(fēng)路的方式來實(shí)現(xiàn)，但是這個(gè)時(shí)候空調(diào)的電機(jī)還是在繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，這一部分驅(qū)動功率就完全沒有被利用，只是單純的被浪費(fèi)掉了。但是在贏了變頻控制系統(tǒng)的空調(diào)當(dāng)中，如果當(dāng)空調(diào)設(shè)置的溫度降低的時(shí)候，只需要控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，減少輸出的驅(qū)動功率就可以實(shí)現(xiàn)，完全沒有必要將風(fēng)路進(jìn)行關(guān)閉，而且也不會浪費(fèi)電機(jī)的驅(qū)動頻率，很好的提高了電能的利用效率。

3.結(jié)語

為了順應(yīng)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(jī)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用在很大程度上緩解了我國電力能源緊缺的現(xiàn)狀。電機(jī)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)能夠減少電機(jī)不必要的驅(qū)動頻率的輸出，達(dá)到對電力的合理應(yīng)用。

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作者簡介：嚴(yán)磊（1984.9.17-），湖北隨州，漢族，本科，機(jī)電一體化技術(shù)。