變頻調速器的節能節電技術原理及其應用

什么叫變頻調速技術，它是一種以改變電機頻率和改變電壓來達到電機調速目的的技術。大家都知道，目前，無論哪種機械調速，都是通過電機來實現的。從大范圍來分，電機有直流電機和交流電機。過去的調速，多數用直流電機，由于直流機調速容易實現。但直流機固有的缺點：滑環和碳刷要經常拆換，給人們帶來太大的麻煩。因此有人就想，如果把可靠簡單的籠式交流電機用來調速那該多好！因而就出現了定子調速、變極調速、滑差調速、轉子串電阻調速、串極調速、液力偶和調速等交流調速方式。當然也出現了滑差電機、繞線式電機、同步機、這些都是交流電機。

到20世紀80年代，由于電力電子技術、微電子技術和信息技術的發展，才出現了對交流機來說的變頻調速技術，它一出現就以其優異的性能逐步取代其它交流電機調速方式，乃至直流電機調速，而成為電氣傳動的中樞。因而說變頻調速是時代的產物，只有在技術高度發展的今天，才能實現。為什么說它是基于電力電子、微電子、信息技術發展的產物？一是它的逆變部分都基于電流很大、電壓很高的 SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT等電力電子器件來完成的。什么叫逆變：就是直流變交流（DC－AC）那么交流變直流就叫整流（AC－DC）。二是它的控制部分和負載狀態的檢測是由CPU（32位計算機）來完成，這是微電子器件發展的結果。三是內置4－20mA 接口和 RS485 接口可以和儀表、DCS 相接，通過總線Profibus、Interbus 通訊。

調速節能原理從二個方面來說明：

1、風機水泵的節電原理就是用調速控制代替擋風板或節流閥控制風流量，這是一個節電的有效途徑。在用檔風板控制額定風量Q1=100%輸出時，則軸功率N1與面積AH1 OQ1成正比，若風量減半Q2 =50%輸出時，則軸功率N2與面積BH2 OQ2成正比，它比N1減少不多，這是因為需要克服檔風板阻力增大風壓所致。如果采用調速控制同樣風量減半輸出時，轉數由n1降至n2，按風機參數比例定律畫出n2時的特性曲線，C點為新的工礦點，這時軸功率N2與面積CH3OQ2成正比，在滿足同樣風量Q2情況下，軸功能降低很多，節省的功率耗損△N與面積BH2H3C成正比，可見節電效果十分顯著。

2、流體力學的觀點

流量∝轉速，壓力∝轉速^2，軸功率∝轉速^3，若轉速下降20%，則功率下降到51.2% ；若轉速下降50%，則軸功率下降到12.5% ，即使考慮調速裝置本身的損耗等因素，節電也是相當可觀的。

為此，許多行業、如鋼鐵、有色、石油、石化、化工、紡織、機械、電力、建材、醫藥、煤炭、造紙、卷煙、酒店、自來水等行業都在許多設備中采用交流電機變頻調速技術，產生節電及增產的效果。