變頻調速電機的運行效率及節能控制策略

邱明

（南平技師學院，福建 南平 353000）

0 引言

就目前的機電工程系統應用來看，變頻調速系統的發展前景十分良好。在變頻調速系統中，除了進行了變頻器的設置之外，也進行了和此類設備相匹配的電機設置，而此類電機就是變頻調速電機。該電機可以在規定的頻率條件下運行，以此來保障整體電氣工程系統的節能減排效果。

1 變頻調速電機概述

變頻調速電機又叫做變頻電機，它屬于一種變頻驅動形式的電機。就實際而言，變頻調速電機是專門為了變頻器所配套設計的一種專用型變頻電機，借助于變頻器所產生的驅動作用，變頻調速電機可以實現扭矩和轉速的不同調整，使其滿足實際荷載變化的需求。變頻調速電機是在傳統形式的鼠籠式發電機基礎上發展而來的一種電機設備，將傳統電機中的風機變成了獨立風機，讓電機繞組所具備的絕緣性能得以顯著提升，使其在不同工作下都能夠與變頻器之間達到良好的匹配效果，通過扭矩與轉速的控制來保障機電工程系統運行效率，并達到良好的節能減排效果[1]。

2 變頻調速電機的技術特征與控制方式

2.1 技術特征

在機電系統的運行過程中，諧波損耗是一種幾乎不可避免的現象，而這一問題也會對變頻調速電機的運行帶來一定程度的不利影響。要想有效避免此類問題的影響，保障變頻調速電機的應用效果，就需要使其在結構方面具有相應的技術特征，以此來提升其應用性能，發揮出充分的技術優勢。就目前的變頻調速電機來看，其技術特征主要包括以下的幾個方面：第一，在電機設計中雖然應用了變頻調速系統，且實現了工作效率的提升，但是整體電機效率卻會隨之下降，不論是以何種形式運行，都會有不同大小的電流產生，進而造成了大量能源的間接消耗。基于此，在具體設計中，應通過合理的技術措施來降低電流在電機運行中產生的不利影響。第二，因為變頻調速電機有著較為廣泛的工作范圍和較大的速度變化范圍，所以對于其振動效率也就很難做到有針對性的判斷。基于這一情況，在變頻調速電機的具體設計中，就需要通過科學的結構設計來提升其固有頻率，以此來避免磁共振情況在電機運行中產生。第三，為了在系統運行中可以達到良好的閉環控制效果，并實現控制精度值的顯著提升，需要將相應的檢測器安裝在變頻調速電機尾部，這個檢測器最好應選擇編碼器，以此來實現變頻調速系統具體運行情況的良好檢測[2]。

2.2 控制方式

在變頻調速電機的應用過程中，因為其他設備并不能對感應電進行有效控制，而感應電一旦達到了一定高度，整體機電系統中的電壓便會出現大幅度降低現象，若認為電壓基本與電動勢相同，要想將輸出轉矩始終控制在一定的范圍內，就需要保障磁通不發生改變。而在這樣的情況下，就需要對電壓和頻率之間的比值加以改變，這種改變也就是控制恒定電壓的方式。但是在低頻狀態下，因為電動勢很小，所以需要通過人為的方式來提升其電壓，以此來實現降低電壓的有效補償。

3 運行效率和節能控制策略分析

就目前的機電工程系統應用來看，通過變頻調速電機進行運行效率和節能控制已經成為了一項關鍵的技術內容。基于此，為有效提升變頻調速電機的應用效果，使其在機電工程系統中發揮出良好的調節作用，技術人員就需要加大力度對其運行效率和節能控制策略進行分析，以此來充分滿足變頻調速電機在工業生產領域機電工程系統中的實際應用需求，充分發揮出其良好、先進的技術優勢。以下是對變頻調速電機在機電工程系統運行效率和節能控制方面的具體應用策略所進行的分析。

3.1 運行效率控制策略

通常情況下，在對交流電機進行調速的過程中，需要在一定程度上保障主磁通不變，如果磁通在過程控制中變得太弱，鐵芯的利用效率便會降低，這樣便會使其消耗加重；而如果磁通過大，鐵芯將會達到飽和狀態，電機自身的損耗也將會隨之增大，嚴重的情況下甚至會損壞電機。具體應用中，為有效避免上述情況的發生，一種最為常用的方式就是對U/F比進行合理控制，將恒定電壓控制在基本速度以上。但是如果基本速度在一定程度上僅僅能夠維持在一個常數狀態，電機自身的輸出便會相應降低，進而對系統自身的速度調節范圍造成一定程度的不利影響，且很容易出現電流過大情況，對電機自身的運行效率產生嚴重的不利影響[3]。

基于此，在變頻器的生產和制造過程中，為了讓各種需求得以有效滿足，就需要進行多個補償曲線的設置，以此來實現低頻電壓的有效降低，并實現高低頻電壓的針對性調整。具體調整中，低頻以及高頻電壓應按照實際情況來進行選擇，不可盲目工作。就目前常用的變頻器來看，為了使其在各種生產機械中做到有效適應，通常都需要進行很多條轉矩補償曲線的設置，具體情況如圖1 所示：

圖1 變頻器轉矩補償曲線圖

在圖1中，序號②曲線代表U/F比是常數；如果轉矩負載為恒定值，具體設計和應用中，為實現低速條件下轉矩的有效提升，可以將低頻狀態下的電壓做適當的提升，序號③④⑤曲線便是其具體的電壓提升情況；如果系統中存在風機類的機械負載，為了在低速運行中實現其勵磁電流的有效降低，便可將低頻狀態下的電壓適當降低，具體情況如序號①曲線所示。通過這樣的方式，才可以讓變頻調速電機的運行效率得到良好控制，以此來全面滿足整體機電系統的實際運行需求，讓變頻調速電機在系統中發揮出充分的作用與優勢。

3.2 節能控制策略

自從改革開放之后，我國的國民經濟與科學技術都實現了良好的發展，社會生活水平也實現了不斷提升。而在這樣的發展條件下，我國在自然資源方面的消耗量也在顯著增加，進而引發了越來越大的能源和環境問題。尤其是在目前的工業領域中，能源消耗和環境污染問題依然十分嚴重，雖然政府和環保部門已經采取了很多節能環保措施，但是由于能源和環境問題已經十分嚴重，所以收到的治理成效依然并不理想。基于此，為達到良好的能源節約和環境保護效果，在具體的機電工程領域中，就需要借助于先進的技術措施來進行節能控制。為達到這一效果，機電工程領域對于變頻調速電機的應用也提出了更高的要求，具體應用中，變頻調速電機不僅需要通過轉矩與速度的調節來進行運行效率的控制，同時也應該與各種設備的運行之間建立起緊密聯系[4]。

在機電系統的運行過程中，如果其負荷發生了變化，就需要對其風量加以合理調節。在此過程中，如果通過傳統的方式來控制，就需要通過擋板調節來實現風道的改變，進而起到風量調節效果。但是這種方式不僅效率很低，且風量大小并不能得到科學控制。為有效解決此類問題，便可將變頻調速電機加以合理應用。具體應用中，可通過風機轉速的合理調整來實現風量增減，讓風量大小得到合理控制，使其在達到節能減排效果的基礎上滿足機電工程系統的實際運行需求，保障其運行效率與質量。通過這樣的方式，不僅可以實現整體機電工程系統運行中能源消耗的有效降低，達到良好的節能減排效果，同時也可以有效保障整體系統的運行效果，滿足工業生產等領域中機電工程系統的實際運行需求。

4 結束語

綜上所述，隨著當今工業化進程的不斷加快，各種的能源和環境問題也開始日益顯著。而在此類問題的解決過程中，不僅僅需要加大力度進行治理，同時也應注重工業領域中節能減排技術的合理應用。在此過程中，變頻調速電機便可在工業領域機電工程系統的具體運行中發揮出強大的技術優勢。將該設備應用到機電工程中的變頻調速系統中，與變頻器之間進行良好結合，便可通過機械扭矩與轉速的控制來適應整體系統的運行狀態，既保障系統的運行效率，又可以達到良好的節能減排效果。