1、概述 在許多情況下，使用變頻器的目的是調速，尤其是對于在工業中大量使用的風扇、鼓 風機和泵類負載來說，設計選型往往以最大工況來選。與實際的工況存在較大的可調整空 間。在運行中根據實際運行需要，按照流量、楊程等調節電動機的轉速，從而改變電動機 的輸出轉矩和輸出功率，以代替傳統上利用擋板和閥門進行的流量和揚程的控制，節能效 果非常明顯。同時分析變頻器在選型、應用中的注意事項。 1變頻調速原理 三相異步電動機轉速公式為： 60? ?= ?(1- ?) 式中：n-電動機轉速，r/min ； f-電源頻率，Hz; p-電動機對數 s-轉差率, 從上式可見交流電動機的調速可以概括為改變極對數，控制電源頻率

2、以及通過改變參數如 定子電壓、轉子電壓等使電機轉差率發生變化等幾種方式。變頻器效率維持在94%96%變 頻調速是一種高效率、高效能的調速方式，使異步電動機在整個工作范圍內保持正常的小 轉差率下運轉，實現無極平滑調速。 1.1變頻工作原理 異步電動機的額定頻率稱為基頻，即電網的頻率，在我國為50Hn電機定子繞組內部 感應電動勢為 ?1 ?i = 4.44?i?i?i 式中?i-定子繞組感應電動勢，V; ?i-氣隙磁通，Wb ?-定子每相繞組匝數； ?i-基波繞組系數。 在變頻調速時，如果只降低定子頻率？?1，而定子每相電壓保持不變，則必然會造成 ?i 增大。由于電機制造時，為提高效率減少損耗，通

3、常在？?1 = ?，?1 = ?時，電動機 主磁路接近飽和，增大？i勢必使主磁路過飽和，將導致勵磁電流急劇增大，鐵損增加，功 率因素降低。 若在降低頻率的同時降低電壓使？?i?i保持不變則可保持?i不變從而避免了主磁路過 飽和現象的發生。這種方式稱為恒磁通控制方式。此時電動機轉矩為 ?1 ?1 2n （箸 + ? ?1 （初） 式中T-電動機轉矩，N.m； ?1 電源極對數; ?磁極對數; ?轉差率; ?2 轉子電阻; ?2轉子電抗; 由于轉差率？?較小，（？?2?）2?2則有 其中?= ?彳？ ？彳 2n ?2?/ ?1 ?1 ?1 =?*? 電動機臨界轉差率 由此可知：若頻率？?1保持不變

4、則T *S；若轉矩T不變則s * 1?1； ? ?2= 2n ?1?盤=?1 其中C = 2n ? 2 電動機最大轉矩?=?丁?二？爲2（筆）=常數 最大轉速降? = ?1 = ? ?- = ?=常數 由此可知：保持？?1?1 =常數，最大轉矩和最大轉矩處的轉速降落均等于常數，與頻率 無關。因此不同頻率的各條機械特性曲線是平行的，硬度相同。 1.2風機、泵負載特性 以風機、泵類為代表的二次方減轉矩負載即轉矩與轉速平方成正比。如圖所示，在低 轉速下負載轉矩非常小。 風機、水泵的負載特性如下 ?1 ?2 = ?1 ?2 (?1?2)2= ?1?2 = ?1 ?2 (?1?2)3= ?1?2 式中?

5、1?2風量、流量，？?3?； ?i?2風壓，Pa； ?1?2軸功率，kW ?1?2負載轉矩，N.m； ?i?2轉速，？?。 從上式可知，風機風量、泵的流量與轉速成正比；風機風壓、泵的楊程與轉速的二次 方成正比；風機、泵的軸功率與轉速、風機風量、泵流量的三次方程正比；風機、泵的軸 功率在速度不變時與風機風壓、泵楊程成正比。 按離心式泵功率選擇電動機 P=k丫 Q(H+?H)/nn ? x 10-3 式中P離心式泵電動機功率，kW 丫一液體密度，kg/?3； Q泵的出水量，r?2r?； h水頭，m ?h-主管損失的水頭，m n 水泵效率，約為 0.6 0.84; n ?傳動效率，與電動機直連時取n

6、 ?=1; K裕量系數，與功率有關。當管道長、流速高、彎頭與閥門數量多時，裕量系 數適當增大。 由于風機、泵的容量是按最大風量及風壓、流量及楊程確定的，與實際需要存在較大 的可調整空間，按照風量、風壓、流量、楊程等調節電動機的轉速，從而改變電動機的輸 出功率和輸出轉矩達到節能效果。 如下圖，曲線1是閥門全部打開時供水系統的阻力特性，曲線 2是額定轉速時泵的楊 程特性；此時供水系統的工作點位 A，流量為?，楊程為？?；電動機的軸功率與0- ?-A- ?-0面積成正比。如果要將流量減少為主要的調節方式有兩種： 1） 傳統的方法是保持電動機轉速不變，將閥門關小，此時阻力特性曲線如圖3所示，工 作點移

7、至B點，流量為？?，楊程為？?；電動機的軸功率與面積 0-?-B-?-0成 正比。 2） 閥門的開度不變，降低電動機的轉速，此時楊程特性如曲線4所示，工作點移至C 點，流量仍為？?，但楊程為？?；電動機的軸功率為 0-?-C-?-0成正比。 由此可見當需求量下降時，調節轉速可以節約大量能源。 之所以變頻比變閥門開度節能，因為在改變流量的同時對壓力沒有要求，也就是說改變流 量的同時允許改變 壓力。 變頻調速改變流量的同時，壓力也在改變。流量減少，壓力也在減小，功率等于壓力與 流量的乘積，功率在雙倍減小；而改變閥門開度的同時，流量減少，壓力基本沒有變，甚至 增加。功率在單倍減小，因此變頻比變閥門開

8、度消耗的功率少，節省能量。 2變頻器的選型和應用 變頻器分為通用型（G）和風機、水泵專用型（P），應根據負載進行選擇。 通常變頻器以適用的電機容量（kW）輸出容量（kVA、額定輸出電流（A）表示。其中 額定電流為變頻器允許的最大連續輸出電流的方均根值，不能長期超出此連續電流值。不 同廠家的電動機、不同系列的電動機、不同極數的電動機，即使同一容量等級，其額定電 流也不盡相同。由于變頻器輸出中包含諧波成分，其電流有所增加，應適當考慮加大容量。 一般風機、泵類負載不宜在低于15Hz以下運行，如果確實需要在15Hz以下長期運行， 需要考電動機的允許溫升，必要時采用外置強迫風冷措施。如果電動機的啟動轉矩

9、能滿足 要求，宜選用變頻器的降低轉矩？?模式，以獲得較大的節能效果。 用變頻器傳動電動機與用正弦波傳動的電動機相比，由于變頻器輸出波形中含有高次 的影響，電動機的功率因素，效率均將惡化，溫度升高。另一方面，變頻傳動要得到與工頻 傳動同樣的轉矩，變頻器輸出電流的基波方均根值通常要等于工頻電源的方均根值。變頻 器輸出電流由基波電流與高次諧波電流疊加合成。因此，變頻器傳動時的基本特性將不同 于工頻傳動。 利用電機的等值電路可求得空載電流為 ?o = V?0i + 刀?為? 式中?o空載電流，A; ?i定子空載基波電流，A; ?o?定 子空載h次諧波電流，Ao 上式表明，變頻傳動比工頻傳動的空載電流要

10、大， 其中，定子、轉子銅損和與載波率有 關的鐵損是高次諧波引起鐵損耗增大的主要原因。高次諧波引起的損耗與負載的大小無關， 大體上與空載一致，基本為一定值。因此，負載越輕，諧波損耗增加的影響越大，以功率因 素降低，效率下降，溫升升高 通常電動機額定運行（輸出額定電流、頻率及功率）時，變頻器供電的電動機電流比工 頻供電的電動機電流增加約 5%10%溫升增加20%因此變頻器供電時普通電動機不宜在 額定頻率下滿載運行。 3結束 綜上所訴，變頻調速在實際生產中有著無可比擬的先天優勢。變頻調速有以下的的優 占： 八、 1、調速效率高。這是由于在頻率變化后，電動機仍在同步轉速附近運行，基本 保持額定轉差。 2、調速范圍寬。一般可達20:1，并在整個調速范圍內具有高的調速效率。所以 變頻調速適用于調速范圍寬，且經常處于低負荷狀態下運行的場合。 3、機械特性較硬。在無自動控制時，轉速變化率在5%以下；當采用自動控制時， 能做高精度運行，把轉速波動率控制在 0.5%卜1%左右。 4、能兼作啟動設備。即通過變頻電源將電動機啟動到某一轉速，再斷開變頻電 源，電動機可直接接到工頻電源使泵或風機加速到全