變頻調（diào）速（sù）係統與高效電機的節能分析

【好色先生视频污電機導讀】:電機高效節能的兩種重要方式：變頻調速係統與高效電機。本文分析了變頻調速係統（tǒng）在風機與泵類負載中的節能原理與特點;高效節能電機（jī）提高效率降低損耗（hào）的措（cuò）施（shī），與普通電機區（qū）別的特點。

1.引言

隨著環境惡化、資（zī）源匱乏，節能環保理（lǐ）念（niàn）越（yuè）來越深入到經濟社會發展中，各國都在節能環保技術及推廣方麵加大投資。電機耗能現象嚴重，不（bú）僅增加了企業（yè）生產成本，造成（chéng）了電（diàn）力能源的（de）極大浪費，更與我國推行的節能（néng）減排戰略不相符。目前提高電（diàn）機運行效率可以有效地改變電（diàn）機的高（gāo）能耗現象，節（jiē）能效果十分明顯，能耗可比普（pǔ）通電機降（jiàng）低20%至30%。電動機節能的主要途徑，一是通過變頻（pín）調速係統，改善變頻電（diàn）機的運行效（xiào）率;二是使用高效電機。

2.變頻調速節能

變頻調速技（jì）術用於節能，目前用得最多的是對風機、泵類負載設備的調速（sù）節能，原因是風機、泵類（lèi）負載的轉矩與轉（zhuǎn）速的平方成正比。用調（diào）速的方法改變其負載流量，節（jiē）電率（lǜ）可達20%～60%等。我國電廠大部分風機和水泵都采用定速驅動，靠調節風門、風道擋板或閥門的開度來調節（jiē）風機風（fēng）量，水泵流量來（lái）滿足生產工藝對風量和水泵（bèng）流量的（de）要求，造成的電能浪費（fèi）很嚴重。隻有少數風機和水泵增設了液力偶合器（qì）等裝置調速，雖然（rán）改變（biàn）了負載轉速，但是電動機轉速不（bú）變，部分能量損耗在液力偶合器中，其運行效（xiào）率較低，節能效果不（bú）明顯。若采用高壓變（biàn）頻器對風機水泵進行（háng）改（gǎi）造，通過（guò）改變風機水泵轉速，從而（ér）改變風機風量，水泵流量以適應生產工（gōng）藝的需要，運行能耗最（zuì）省，節能（néng）效（xiào）果非常明顯。現在變頻調速技術已成為最（zuì）理想的一種調速節能方式。

2.1原理（lǐ）。

(1)變頻調速就是通（tōng）過改變輸入電源頻率來調節變頻電動機的轉速（sù）。

2.2特點。

(1)變頻調速可以實現變頻起動，啟動時間短，啟動電流小（xiǎo），拖動更大的負（fù）載轉動（dòng）慣量，並且啟動平穩，可無極平滑（huá）調速（sù），對電網及電機（jī）無損害，延長機電設備使用壽命。

(2)操作方便（biàn）維護簡單，無需設置調節擋板，避免了節流帶來的能量損耗。需要調節（jiē）流量、壓力時，根據前麵公式可知，隻要改變頻率來改變（biàn）電動機轉速即可。

(3)采（cǎi）用變頻調速不僅降（jiàng）低風機水泵（bèng）的故障率，減少（shǎo）維修費用及管理（lǐ）費用的投入，同時（shí）也提高係統自動調節（jiē）品質，節電效果明顯（xiǎn）。

(4)采用變頻恒壓供水可消除水錘效應，實現閉環供水，用戶可直接從管網取水，避免了高水位水箱（xiāng）、水塔儲水的二次汙染。不僅係統具有保護功能（néng），自診（zhěn）斷和自處理能力強，實現樓宇智能化。

總之，變頻調速作為新型調速節能手段，有利（lì）於風機、水泵的安全經濟運行（háng）。不足之處是對電源的質量、變頻（pín）器的工作環境以及電機（jī）要求比較高，維（wéi）修費用高等（děng）。

3.高效電機

高效電機是指效率較高的電機，其效率應該滿足相關的（de）能效等級要求。高效電機將新製造工藝及新材料完美（měi）運用到（dào）核心部件上，通過電（diàn）機（jī）線圈優化設計，有效降低電磁能、熱（rè）能和機械能的損耗，提升運轉效率，電機發熱量小（xiǎo）、運行壽命（mìng）長。

3.1降低損耗優化措施：

眾所（suǒ）周知，電動（dòng）機的損耗主要由定子銅耗、轉（zhuǎn）子銅耗、鐵耗、機械損耗（hào）和（hé）雜散損耗組成，高效、超高效電動機的開發，必（bì）須從降低這五大損耗著手，采取多種措施，挖掘潛力，降（jiàng）低損耗，提高電動機的效率。

3.1.1增加（jiā）有效材料，降低銅耗和鐵（tiě）耗。對於高效電機，由於效率指標提高較大，為降低繞組損耗和鐵心損耗，需要適當降低電流密度和磁感應強度，因（yīn）此相應放大了導線截麵和增加了鐵心長度，部分機座放（fàng）大了衝片外徑，從而相應增加了有（yǒu）效材料用（yòng）量。

3.1.2采用相對較高牌號的磁性材料，降（jiàng）低鐵（tiě）耗。由於受到軸（zhóu）向尺寸（cùn）和中心高的限（xiàn）製，單純（chún）的增加有效（xiào）材料達不到大幅降低鐵耗的目的，因此必須選（xuǎn）用（yòng）更低（dī）損耗的冷軋矽鋼片，這對中、大功（gōng）率規格（gé）的電動（dòng）機尤為重（chóng）要。

3.1.3合理控製電動機溫升。由於溫升受使用材料的多少和機械損耗的影響，在材料不變的情況下，通過增（zēng）大冷卻風（fēng）量降低溫升（shēng），隨著溫（wēn）升的下降，定（dìng）、轉子銅耗下降，機械損耗上（shàng）升，如果定、轉子銅（tóng）耗下（xià）降大（dà）於機械損耗上升，效率就會提高，反（fǎn）之，效率就會下降。因此（cǐ）合理（lǐ）控製溫升對（duì）高效（xiào）電機提（tí）高效率起到關鍵作（zuò）用。

3.1.4降低雜散損耗的措施。

(1)改（gǎi）變（biàn）槽配合當諧波（bō）磁場對鐵心表麵發生相對運動時，就（jiù）在鐵心鋼片的表麵層附近產生渦流（liú）損耗和磁滯損耗，因此稱為表麵損耗，其中（zhōng）主要是（shì）渦流損耗。這部分（fèn）損耗與諧波磁場（chǎng）的幅值和頻（pín）率有關，幅值和頻率受槽數多少影響，因此（cǐ）這部（bù）分損耗與定、轉子槽數有（yǒu）關。

(2)增大電動機氣隙，進而減小定、轉子諧波磁通的幅值，可以有效（xiào）地減少雜散損耗（hào）。

3.2高（gāo）效電機特點：

(1)效率高，IE2比IE1平（píng）均（jun1）高3%，IE3比IE1平均高近5%左右。

(2)需使用更多高質量的材料。IE2比IE1電機成本高25%～30%，IE3比IE1電機成（chéng）本高40%～60%左右。

(3)由於運行溫度較低，電機（jī）壽命更長，可降低維護成本。

(4)典型設計情況下起動（dòng）電流較大些。

(5)轉子慣量較大。

(6)額定負載下轉速較高，轉差率較小。

從節約能源、保護環境出發，高效電機是現今國際發展趨勢。2013年工信部將從推廣高效電機、淘汰低效電機以及既有電機係統節（jiē）能技（jì）術改（gǎi）造等6個方麵入手，推廣、淘汰和節能（néng）改造電機及電機係統1億千瓦，擴大（dà）高效電機市場份額，促進電機產品升級（jí）換代和產業升級。

4.結束語

本文（wén）詳細的分析了變頻調速係統在風機與水泵負載中通過改變頻率進行速度控製，達到節能的目（mù）的，高效電機降低損耗等（děng）措施，有效提高電動機效率。這對於我國貫徹節能（néng）減排（pái）國策，節約能源，提高企業經濟效（xiào）益無疑具有巨大的意義（yì）。

本（běn）文來源於《火電廠技（jì）術聯盟》。