風(fēng)機(jī)泵類 變頻調(diào)速 節(jié)能
我國的工業(yè)在近年來發(fā)展迅速，其中分布廣泛的風(fēng)機(jī)和泵類在這方面做出了很大的貢獻(xiàn)。一般情況下風(fēng)機(jī)用來傳輸氣體，泵用來傳送液體，二者都由異步電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)負(fù)載，目前所使用的風(fēng)機(jī)和泵類都采用定速驅(qū)動(dòng)，風(fēng)機(jī)利用風(fēng)門開度大小來調(diào)節(jié)風(fēng)量，泵類用閥門開度大小來調(diào)節(jié)流量，二者基本原理相同。但是在風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載運(yùn)行過程中，有大約百分之三十到百分之五十的能量被風(fēng)門調(diào)節(jié)器或流量調(diào)節(jié)器消耗，浪費(fèi)了大量的能量。風(fēng)機(jī)泵類采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)了平滑無極調(diào)速，可以使得設(shè)備控制精度高，免于維護(hù)，改善了設(shè)備的運(yùn)行工況，節(jié)約了電能。
一、電機(jī)調(diào)速幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較
1、變極調(diào)速
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：n = 60 f (1— S) / p，公式中，n為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，f為輸入電動(dòng)機(jī)的頻率，S為電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，p為電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。若想對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，設(shè)法改變公式中的參數(shù)即可。
變極調(diào)速的原理是通過改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)來改變電機(jī)的速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。這種調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，設(shè)備實(shí)現(xiàn)調(diào)速過程所需資金少且效率高，調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差率小，轉(zhuǎn)差損耗小，維護(hù)方便。變極調(diào)速為有極調(diào)速，極差相對(duì)比較大，缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，調(diào)速的電機(jī)限制為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，僅能適用在不要求平滑調(diào)速和頻繁調(diào)速的場合。
2、串級(jí)調(diào)速
串極調(diào)速只能對(duì)繞線型異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，適用于調(diào)速范圍不大的場合。串級(jí)調(diào)速的基本原理是在繞線型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入一個(gè)與電勢頻率相同、相位相反的附加電勢。當(dāng)轉(zhuǎn)子電勢所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)荷轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí)，電動(dòng)機(jī)重新穩(wěn)定運(yùn)行在所要求的轉(zhuǎn)速。
這種調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了平滑無極調(diào)速，控制方便，維護(hù)簡單，具有較好的節(jié)能效果。串級(jí)調(diào)速的缺點(diǎn)是調(diào)速過程會(huì)產(chǎn)生高次諧波，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染，適用場合范圍小。
3、變頻調(diào)速
依據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式 n = 60 f (1 — S) / p ，變頻調(diào)速的基本原理是通過改變異步電動(dòng)機(jī)輸入端電源的頻率來實(shí)現(xiàn)的。電源端輸入頻率的改變需要采用不同型號(hào)的變頻器將工頻50Hz的電源變換為調(diào)速需要的電源頻率。變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)平滑無極調(diào)速，轉(zhuǎn)差率小，轉(zhuǎn)差損耗小，調(diào)速范圍大且調(diào)速的精度高，可用于鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)、繞線型異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)，適用范圍廣。特別值得一提的是采用變頻調(diào)速在電機(jī)的啟動(dòng)過程和制動(dòng)過程能耗小，可以節(jié)約大量電能。變頻調(diào)速的缺點(diǎn)是前期投入大，工藝復(fù)雜，維護(hù)過程所需技術(shù)水平高，另外變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速時(shí)會(huì)產(chǎn)生高次諧波，對(duì)被調(diào)速電機(jī)和電網(wǎng)都有一定的影響。
二、變頻節(jié)能技術(shù)的原理
風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比（T∝n?），軸功率與電機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比（W = Tn ∝ n?）。傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)之所以耗能大是因?yàn)樵O(shè)備在運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)都處于最高轉(zhuǎn)速狀態(tài)運(yùn)行，系統(tǒng)是依靠調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度調(diào)節(jié)所需風(fēng)量大小的。變頻調(diào)速技術(shù)改變了輸入端電源的頻率，當(dāng)系統(tǒng)所需風(fēng)量減小時(shí)，所消耗的電能也隨之減少，節(jié)能效果顯著，下面就介紹一下變頻器調(diào)速的原理。
目前變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速的技術(shù)方案有兩種，一種方案是電流源變頻調(diào)速，這種變頻器用直流電抗器完成儲(chǔ)能和濾波作用，用的比較少。另一種方案是電壓源變頻調(diào)速，這種變頻器調(diào)速過程中將電網(wǎng)提供的恒壓恒頻電源進(jìn)行移相整流，然后再進(jìn)行串聯(lián)疊加，其中間直流環(huán)節(jié)采用大容量電容器作為濾波和儲(chǔ)能元件，采用三電平變頻技術(shù)電壓合成級(jí)數(shù)為三級(jí)，因此輸入、輸出需加濾波器才能保證其電能質(zhì)量，這種方式元器件數(shù)量較少，電路拓?fù)漭^為簡單，使用廣泛。電壓型變頻調(diào)速器先將輸入的恒壓恒頻交流電源（380V，50Hz）通過整流橋整流為直流電，然后經(jīng)過濾波系統(tǒng)進(jìn)行平滑濾波，經(jīng)過微處理器控制逆變器改變導(dǎo)通開關(guān)的頻率即可改變交流電的頻率，最后將改變后的頻率輸出到需要調(diào)速的電機(jī)上，達(dá)到對(duì)風(fēng)機(jī)泵類調(diào)速的目的。
三、變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)泵類調(diào)速的優(yōu)勢
1、利用變頻技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)泵類進(jìn)行調(diào)速消除了啟動(dòng)沖擊，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)與軟停運(yùn)，使電機(jī)能夠平穩(wěn)地運(yùn)行，減少了軸承的機(jī)械磨損，降低了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。由n = 60 f (1 — S) / p可以看出，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電機(jī)輸入電源頻率成正比，所以變頻器的使用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的任意調(diào)節(jié)，且屬于平滑無極調(diào)速，相比于傳統(tǒng)的方法可以使設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)約電能。
2、變頻器在對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)還對(duì)風(fēng)機(jī)具有缺相保護(hù)、短路保護(hù)相間短路保護(hù)等作用。變頻調(diào)速技術(shù)可以在滿足生產(chǎn)工藝的要求下維持較高的功率因數(shù)，有助于提高設(shè)備的工作效率。
四、結(jié)束語
目前，利用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)和泵類等工業(yè)設(shè)備進(jìn)行調(diào)速已經(jīng)得到了廣泛的使用，實(shí)踐證明這種方法具有很好的節(jié)電效果，是一種很好的調(diào)速方案。但是在變頻器的選擇過程中要特別注意變頻器的容量，依據(jù)實(shí)際情況選擇合適的容量可以進(jìn)一步降低能耗。這種調(diào)速方案雖然前期投入比較大，但是運(yùn)行一段時(shí)間后，就可以靠節(jié)能將前期費(fèi)用收回，是一種非常值得推廣的調(diào)速方案。
