變頻器節(jié)能技術(shù)原理及應(yīng)用

郎強(qiáng)　王為中　董?！≡S駱平

【摘要】近幾年來(lái)，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，變頻器節(jié)能技術(shù)廣泛的應(yīng)用到了各行各業(yè)中，推動(dòng)了我國(guó)變頻器相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在許多企業(yè)應(yīng)用了變頻器技術(shù)，對(duì)電器設(shè)備的效率有很大的提升。本文主要介紹了國(guó)內(nèi)外變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀、變頻器的節(jié)能原理以及變頻節(jié)能技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】變頻器；節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用原理

引言

變頻器節(jié)能技術(shù)最早應(yīng)用于上世紀(jì)八十年代，變頻器節(jié)能技術(shù)自應(yīng)用以來(lái)，便作為交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、節(jié)能的重要設(shè)備。變頻器的優(yōu)點(diǎn)是有利于交流電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)節(jié)約能源、降低耗材、改善工藝、改善生產(chǎn)環(huán)境與提高生產(chǎn)質(zhì)量等。正是因?yàn)樽冾l器節(jié)能技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn)，才使得他更有競(jìng)爭(zhēng)力，它改變了傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)變級(jí)調(diào)速和直流調(diào)速的方法，提高了交流電動(dòng)機(jī)的工作的效率，促進(jìn)了變頻器在節(jié)能方面的發(fā)展和應(yīng)用，成為了現(xiàn)代最為合理的設(shè)備調(diào)速方案。

1、變頻器的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)低壓變頻廠商較多，生產(chǎn)的變頻產(chǎn)品多是中小功率的，對(duì)于生產(chǎn)高壓大功率變頻產(chǎn)的商家很少。只有個(gè)別企業(yè)，因具備科研能力和資金實(shí)力才能研制并生產(chǎn)高頻變壓器。而且國(guó)內(nèi)只有少部分中、高壓電機(jī)進(jìn)行了變頻條數(shù)改造。高壓變頻器的品種和性能依然處于發(fā)展階段，每年市場(chǎng)需要大量的進(jìn)口產(chǎn)品。

1.2 國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀

在國(guó)外，高壓變頻技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，各大品牌的變頻器生產(chǎn)商都已經(jīng)形成了系列化的產(chǎn)品，而且都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制系統(tǒng)。其中，國(guó)外品牌的一大特點(diǎn)就是工藝水平完善。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的變頻器應(yīng)用非常廣泛，只要有電機(jī)的場(chǎng)合，就會(huì)發(fā)現(xiàn)變頻器的存在。

2、變頻器的節(jié)能原理

變頻器的節(jié)能原理是將微電子技術(shù)和變頻技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)調(diào)節(jié)和控制電機(jī)的工作電源方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電力設(shè)備的控制。一般情況下，因變頻器節(jié)能途徑的不同將變頻器分為調(diào)速節(jié)能變頻器、提高功率因素節(jié)能變頻器和軟啟動(dòng)節(jié)能變頻器。

2.1 變頻調(diào)速節(jié)能

在實(shí)際生產(chǎn)中，我們可以借助變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速，來(lái)降低設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，從而降低能源的消耗，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這里，借助風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載來(lái)解釋變頻調(diào)速節(jié)能的原理。風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載是典型的二次方率負(fù)載。我們知道功率、壓力和流量存在著特定的關(guān)系，即，功率等于壓力與流量的乘積。其中，功率和流量之間是正比關(guān)系，壓力和流量是反比關(guān)系，而轉(zhuǎn)速與三者皆成正比關(guān)系。所以，在壓力不變的情況下，轉(zhuǎn)速的減小相應(yīng)的會(huì)引起功率的減小，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

2.2 功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能

我們都知道，沒(méi)有做功的功率會(huì)讓設(shè)備散發(fā)熱量，增加電線的損耗，而且功率因數(shù)的存在會(huì)增加無(wú)功功率，降低電網(wǎng)的有功功率。所以，功率因數(shù)會(huì)造成大量無(wú)功電能在線路中的損耗，使設(shè)備的實(shí)際使用功率大大降低，造成了嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象。但是，電機(jī)的拖動(dòng)電源安裝上變頻器之后，可以進(jìn)一步減小電網(wǎng)中無(wú)功功率的損失，這是因?yàn)樽冾l器內(nèi)部的濾波電容作用。

2.3 軟啟動(dòng)節(jié)能

電機(jī)的啟動(dòng)方式一般為Y/D啟動(dòng)式和全壓?jiǎn)?dòng)式，運(yùn)用這樣的啟動(dòng)方式進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流一般為額定電流的4到7倍，這樣，嚴(yán)重增加了線路中的功率損耗，同時(shí)會(huì)對(duì)供電電網(wǎng)和設(shè)備造成很大的沖擊，導(dǎo)致電機(jī)自身的銅損。如此高的啟動(dòng)電流必然要求更大的電網(wǎng)容量，但是在啟動(dòng)后又會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)容量的浪費(fèi)現(xiàn)象。在全壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)程中，電壓會(huì)產(chǎn)生劇烈的波動(dòng)，從而影響其他設(shè)備的正常工作，還會(huì)損壞閥門和擋板，嚴(yán)重降低管路和設(shè)備的使用壽命。但是電機(jī)安裝了變頻器后，可以借助變頻實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。變頻器的軟啟動(dòng)功能可以使電流從0緩慢增加到得額定電流，最大也不超過(guò)額定電流，這可以大大減輕對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，增加他們的使用壽命，對(duì)電網(wǎng)容量的要求也大大減小，更不會(huì)浪費(fèi)電網(wǎng)容量。并且電流的增加速度可以通過(guò)設(shè)定變頻器的加速時(shí)間來(lái)設(shè)定。

3、變頻器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

目前，變頻器節(jié)能技術(shù)主要應(yīng)用于我國(guó)泵類和風(fēng)機(jī)類設(shè)備中。在這兩類設(shè)備中較好的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。同時(shí)，變頻節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的主要途徑，是目前重點(diǎn)推廣的一門技術(shù)，得到了國(guó)家的大力支持和推廣。經(jīng)過(guò)大量的長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐證明，變頻器節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代生產(chǎn)中最合理最經(jīng)濟(jì)的一種設(shè)備變頻調(diào)速控制技術(shù)，能夠有效降低能源消耗，節(jié)約能源。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)發(fā)展的越來(lái)越成熟，這種高效節(jié)能的技術(shù)靈活的運(yùn)用在我國(guó)泵類和風(fēng)機(jī)、空調(diào)器和數(shù)控機(jī)床以及傳送給料系統(tǒng)等各方面領(lǐng)域中，尤其值得一提的是變頻技術(shù)現(xiàn)在正在我國(guó)的煤礦采煤機(jī)和礦井提升機(jī)等設(shè)備中嘗試推廣應(yīng)用，并且得到不錯(cuò)的效果。變頻技術(shù)應(yīng)用在我國(guó)的煤礦行業(yè)中，可以使企業(yè)電力能源得到節(jié)約，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化應(yīng)用程度得到提升，進(jìn)而提升了煤炭生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

4、結(jié)束語(yǔ)

變頻器節(jié)能主要從變頻調(diào)速、提高功率因數(shù)和電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的軟起軟停三方面實(shí)現(xiàn)。目前，變頻節(jié)能技術(shù)在電動(dòng)機(jī)設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，它可以有效的提升電機(jī)的使用效率，提高生產(chǎn)質(zhì)量，降低能量的能耗，達(dá)到了節(jié)約能源的目的，還可以減少企業(yè)對(duì)設(shè)備的開(kāi)支，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，更進(jìn)一步的促進(jìn)了社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。變頻器技術(shù)的運(yùn)用，如果恰當(dāng)?shù)脑挘軌蛑苯訛槠髽I(yè)和社會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。所以該領(lǐng)域的工作人員應(yīng)該拿出百分百的精神積極探索，使變頻技術(shù)能夠更好的服務(wù)于我國(guó)的節(jié)能降耗事業(yè)。

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