1、變頻器在風機類電動機上的節能應用    摘要：風機類電動機的最大特點就是軸功率和轉速的立方成正比。對于傳統的風機類電動機運轉的過程中，無論需要多大的風量，風機都是以最高轉速運行，整個系統所需要的風量大小由風門調節器來進行調節，這種運轉狀態，需要消耗大量的電能，變頻調速技術可以根據需要的風量大小而改變電動機的運轉速度，節能效果比較顯著。 關鍵詞：變頻調速技術；電動機；節能；效益 Abstract: the fan motor is most characteristic of the shaft power and speed is directly pr

2、oportional to the set. As for traditional fan motor of the process, no matter how much air volume, the fan is the highest speed operation, the whole system need air volume air inlet regulator by the size to adjust, the operation state, need to consume large amounts of energy, frequency conversion te

3、chnology according to the need of the size of the air can change the motor running speed, energy saving effect is remarkable. Keywords: frequency conversion technology; Motor; Energy saving; benefit 中圖分類號：TE08文獻標識碼：A 文章編號： 隨著科學技術的發展，變頻調速技術日益完善，變頻器運用在風機類電動機的調速效果和性能比以前的任何調速技術都要好，而且變頻調速技術的結構比較簡單，造價比較沙盤

4、，已經成為電機類電動機調速的主流技術。本文主要闡述變頻調速技術在風機類電動機中的應用，實現整個系統的節能。 一、變頻器的節能原理 我們知道風機的最大特點是軸功率和轉速的立方成正比，負載的轉矩和轉速的平方成正比。使用變頻器可以根據系統需要的風量調節電動機的轉速，實現了良好的節能效果。 1、擋板和轉速控制。這是兩種調整調整系統風量的措施，擋板是在風道中安裝出口擋板和入口擋板控制，出口擋板控制通過關小擋板實現增加風阻，只能夠調小風量，在低風量時候軸功率減少有限，從節能的角度來看不適合用于風量控制。入口擋板控制控制的風量控制范圍要比出口擋板控制要管，在關小入口擋板控制之后，軸功率和風量成比例變化。 2

5、、轉速控制要比擋板控制的節能效果要好。如下圖所示，理想曲線表示在理想情況下，進行轉速控制時需要的功率。在實際工作之中，調速裝置的類型不同，需要的功率也會不同，其中與理想曲線接近的表示調速效果最好，和理想曲線的差距表示調速裝置的能量損耗。很明顯變頻器控制的調速效果和理想曲線最接近，這種情況下能量利用的效率最高。 風機的運轉特性曲線 二、工頻電源到變頻器的切換控制措施 由上面的風機運轉特性曲線的各種控制方式消耗功率的差異比較發自按，在風量比較高的區域（90%以上最大風量），各種控制方式的效果大致比較接近，在低風量的情況下，變頻器的消耗功率減少比較明顯，在最大風量的情況下，使用工頻電源的避變頻器對風

6、量控制的效果要好。因此在大風量運轉狀態下，采用工頻電源消耗功率比較少，在下風量的狀態下，使用變頻器的功率消耗最少。這也使得工頻電源在調速中運用十分必要，能夠實現在各種狀態下切換。 對于功能比較齊全的節能變頻器，省略了旋轉傳感器，根據電動機在自由停車狀態下的殘留電壓，得出準確的旋轉頻率，這樣實現了平滑的從工頻電源向變頻器的切換。具體的特性實測如下圖所示： 工頻電源到變頻器的切換控制特性 三、變頻器向工頻電源的切換控制 1、從變頻器向工頻電源的切換從節能方面考慮具有充分的必要性。根據不同點電動機的特性可以分為同步切換和非同步切換。 1、非同步切換。電動機的榮來那個可以分為機械容量和電氣容量。如果對

7、象系統的轉矩可以在切換過程中發生變化，可以用比電動機容量小的變頻器來控制，首先將電動機加速到變頻器的容量的轉速之后，撤離電動機，使得電動機的殘留電壓衰減前是變頻器做自由停車運轉，然后切入工頻電源。在這個系統中，可以增加起動電抗器來防止直接使用工頻電源的大電流對機械設備造成損壞。對于這種切換方式，使用到的變頻器的容量比較小，在切換過程中會有較大的電流，必須要考慮電動機的同來那個、負載特性、切換頻率和投入時間，在高頻率的切換工作中運用效果不是很好。 2、同步切換方式。首先需要將電動機用變頻器加速到工頻頻率，使得變頻器的輸出和工頻電源的輸出頻率保持一致，然后將電動機從變頻器物沖擊地切換到工頻電源。這

8、種切換方式需要變頻器的容量較大，使用的工頻電源的沖擊電流不能太大，一般應有到轉矩沖擊小的對象系統中。 四、部分控制 我們知道，對于風機類的電動機用變頻器進行轉速控制的過程中，軸功率和轉速的立方成正比。在對象系統需要較高的風量時，可以直接使用工頻電源，使用變頻器的條件是需要電動機的轉速在最高轉速的80%以下，這時候需要減小變頻器的容量，這時候稱之為部分控制。 但是，在實際運轉過程中，不能夠將變頻器的容量大幅度的減少，只能夠將變頻器的容量減少到電動機的容量范圍以內，這是由于電動機的輸入電流在變頻器的額定電流以內。 五、減轉矩負載用v/f模式 風機類的電動機的減轉矩負載的轉矩進而轉速的平方成正比，對

9、于使用節能變頻器，可以使用v/f模式提高調速效果。由于電壓的下降使得減轉矩負載的電動機的電流也隨之下降，而恒轉矩負載就沒有這種效果。這種模式對于改善變頻器的效率和電機效率具有十分重要的作用。 變頻器的v/f模式 下圖顯示恒轉矩負載和減轉矩負載的效率差別： 使用減轉矩負載的變頻器在控制電動機的過程中，連續的運轉轉矩要比負載轉矩大，在電動機的低速區不用考慮電機的冷卻。 六、瞬停再啟動控制技術 對于電源的瞬時斷電等情況，變頻器會在瞬停補償時間之后切斷變頻器的輸出，如果要向保持變頻器的調速作用，需要增加晶體管等保護措施。在繼續通電之后，需要等待電動機在轉速停止之后有外部發出啟動信號，同時解除中斷過程中

10、的變頻器的輸出。在大型的工業生產中，需要保持系統的可靠性，以及在電流的中斷或者電流瞬時變化過程中，各種設備好需要繼續運轉，尤其是無人的運轉設備。 對于功能要求比較高的變頻器在停電之后保持電動記得運轉，在系統復電之后可以實現自動啟動，這樣不僅提高系統的可靠性，實現節能的目的。變頻器的工作方式如下：在系統復電后，實現對電動機發出再啟動信號，能夠自動調整變頻器的初期狀態；在電動機的自由停車之后，檢測出電動機的旋轉頻率，變頻器實現對旋轉頻率的跟蹤；在電動機的殘電壓衰減過程中，實現緩慢施加輸出電壓，將變頻器接入電動機中。 將電動機的轉速和變頻器的輸入頻率保持一致，這樣可以防止兩者工作頻率不一致的情況引發

11、過電流，實現系統的平滑和走動地恢復大盤原來的穩定運轉狀態，主要的調整動作如下圖所示。 瞬停再啟動的調整過程 七、變頻器的節能應用舉例 變頻器的節能技術主要是從風機類電動機開始運用的，現在已經應用很多領域，下面介紹一些變頻器的應用。 在送風系統中的應用，送風系統按照出口的壓力作為基準進行分類，從送風系統的工作原理上可以分為容積式和渦輪式。對于這類系統不存在高低差產生的損耗，大量使用變頻器可以節約大量的功率。在送風系統中，大部分時間都處于中低風量的運轉狀態，在中低風量的情況下使用變頻器控制，在高風量的工作狀態下，采用任何控制方式的效果和功率損耗都差不多。 在間歇性運轉的設備系統中采用變頻器可以實現節能的目的。在送風系統中，使用大容量的電動機頻繁啟動會產生材料疲勞的問題。采用工頻變頻器的切換控制方式，可以實現變頻器的轉速從0加速100%。采用這種方式，電動機在加速過程中的轉差頻率限制很小，電源容量的變化很小，啟動的損耗也相應的減少。另外使用這種控制方式，在變頻器和工頻電源的切換過程中，產生的沖擊轉矩比較小，可以實現電動機的頻繁加減速，如果再和擋板結合使用，在系統加速過程中所需要的功率會減少一半。 結語： 隨著科學技術的進步，除了在風機類電動機中節能運用實例之外，還在建筑物的地下系統通風、空調以及鍋爐的排煙增氧控制等。實踐證明，變頻器的應用取得了良好的節能效果，提高了設備的工作效率