近年來，隨著電力電子技術、微電子技術及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，生產工藝的改進及功率半導體器件價格的降低，變頻調速越來越被工業(yè)上所采用。選擇性能好的變頻器應用到工業(yè)控制中，對實現(xiàn)生產的節(jié)能降耗能起到非常重要的作用。

　　隨著計算機控制技術的日益成熟，近來以計算機內圍駭心，采用變頻器為內控回路的智能化新型控制器‘啟動平穩(wěn)’已普遍應用于改領域，它以控制方式靈活，簡便，對系統(tǒng)沖擊小且控制元件不易塤壞以及維護方便等諸多優(yōu)點正逐步取代傳統(tǒng)的控制裝置，用于電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。

　　一、變頻器的調速

　　電機的轉速=60(秒)*頻率(Hz)/(電機的磁極對數(shù)-電機的轉差率)，即

　　其中：n―電機的轉速；f―電源頻率；p―電機磁極對數(shù)；s―電機的轉差率。電機旋轉速度單位：每分鐘旋轉次數(shù)，rpm/min也可表示為rpm。電機的旋轉速度同頻率成比例同步電機的轉差矩為0，同步電機的轉速=60(秒)*頻率(Hz)/電機的磁極對數(shù)，異步的轉速比同步電機的轉速低。

　　由電機的工作原理決定電機的磁極對數(shù)是固定不變的。由于電機的磁極對數(shù)1個磁極對數(shù)等于2極，電機的極數(shù)不是一個連續(xù)的數(shù)值(為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6)，所以不適和改變該值來調整電機的速度。

　　另外，頻率是電機供電電源的電信號，所以該值能夠在電機的外面調節(jié)后再供給電機，這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制。

　　因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調速設備的優(yōu)選設備，改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機控制方法

　　如果僅改變頻率，電機將被燒壞。特別是當頻率降低時，該問題就非常突出。為了防止電機燒毀事故的發(fā)生，變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。

　　二、變頻器的散熱

　　變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。環(huán)境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半。因此，我們要重視散熱問題啊。

　　在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的，變頻器產生的熱量也是非常大的，不能忽視其發(fā)熱所產生的影響

　　當變頻器安裝在控制機柜中時，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。

　　根據(jù)機柜內產生熱量值的增加，要適當?shù)卦黾訖C柜的尺寸。因此，要使控制機柜的尺寸盡量減小，就必須要使機柜中產生的熱量值盡可能地減少。

　　如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制機柜的外面，將會使變頻器有70%的發(fā)熱量釋放到控制機柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對大容量變頻器更加有效。

　　還可以用隔離板把本體和散熱器隔開，使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。

　　變頻器散熱設計中都是以垂直安裝為基礎的，橫著放散熱會變差。

　　一般功率稍微大一點的變頻器，都帶有冷卻風扇。同時，也建議在控制柜上出風口安裝冷卻風扇。進風口要加濾網以防止灰塵進入控制柜。注意控制柜和變頻器上的風扇都是要的，不能誰替代誰。

　　三、安裝環(huán)境

　　由于變頻器集成度高，整體結構緊湊，自身散熱量較大，因此對安裝環(huán)境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。有的的變頻器安裝于操作室內，變頻器運行環(huán)境差，操作室粉塵多，夏季室內溫度高，曾多次發(fā)生變頻器故障。在對操作室進行密封和加冷卻設施后，情況大為改善。后來因操作室集中空調冷凝水較多，距離柜子太近，發(fā)生了一起變頻器控制板元件損壞的故障。可見在安裝變頻器的同時，必須為變頻器提供一個好的運行環(huán)境。

　　四、變頻調速技術化水系統(tǒng)除鹽水泵中的應用

　　除鹽水泵采用恒速交流電動機拖動，通過調節(jié)出口閥門開度大小來調節(jié)流量，這勢必造成電能的浪費。若利用變頻調速技術，以調節(jié)電動機的轉速的方法取代調節(jié)閥門，將達到節(jié)約電能的目的。因為這類負載的輸入功率和轉速的三次方成正比，利用調速使流量減少，則異步電動機的輸入電功率按立方規(guī)律下降，從而使耗電量大大降低，節(jié)能效果十分顯著。

　　1、水泵變頻調速的改造

　　二級除鹽水泵有4臺，正常生產時兩開兩備。除鹽水泵電動機的額定電壓交流380V，額定功率110kW，額定電流199A。

　　四臺水泵由于兩備兩開，兩臺運行時，供水量過大，一臺運行時，供水量又不足，為了達到節(jié)電效果，將一臺電機改為變頻電機，帶有變頻器的一臺水泵長期運行，通過改變電機轉速來達到工藝的要求。根據(jù)實際流量狀況，自動保證母管壓力，提高自動控制程度。

　　根據(jù)上述改造要求，我們進行了充分的市場調研、產品對比和性能分析，最后決定以托威達MFC710系列變頻器為核心，采用交流開環(huán)變頻調速裝置構成自動流量調節(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)構成方框圖如圖所示。將調節(jié)水泵出口閥門開度變成調節(jié)水泵用電動機的轉速而達到自動調節(jié)流量和穩(wěn)定母管壓力的目的。在圖中，構成了流量的閉環(huán)檢測，變送器將母管壓力信號轉換為電壓信號，加到控制器的反饋輸入端，控制器的另一端加母管壓力給定值，其輸出作為速度給定值加到變頻器輸入端，通過變頻器調節(jié)電動機的轉速，調節(jié)水泵流量，使母管壓力穩(wěn)定在給定值范圍，實現(xiàn)水泵的變頻節(jié)能改造。在安裝變頻器后，一切操作將簡單化，只需將起動、運行、母管壓力信號輸入變頻器，系統(tǒng)將由變頻器自動控制母管壓力，且在流量、壓力等諸多因素變化時，變頻器將自動調整，以保證最佳的運行狀態(tài)。

　　2、投資效益分析

　　(1)、節(jié)能原理

　　水泵在運行過程中，出口閥門開度都在50%～80%范圍內變化。閥門的部分關閉造成大量的節(jié)能損耗，電機也相應需對閥門阻力做功，這部分就是水泵運行中損耗的能量。安裝變頻器后，水泵閥門全部打開，通過轉速的輸出來調節(jié)流量，節(jié)能損耗的部分將被節(jié)省。

　　由于水泵是變轉矩負載，其轉速n與流量Q、壓力P、軸功率N的關系式如下：Q1/Qe=n1/neP1/Pe=(n1/ne)2N1/Ne=(n1/ne)3

　　當n1/ne=0.8時，N1/Ne=51.2%，即N1=0.512Ne；即：當實際轉速為額定轉速的80%時(即輸出40HZ時)，電機所消耗的功率為額定功率的51.2%，約節(jié)電50%左右。

　　(2)經濟效益

　　需購置托威達MFC710系列變頻器1臺，電纜等附件，合計投資約13萬元。

　　變流量系統(tǒng)的平均工作流量為額定流量的85%；則計算節(jié)電率為38.6%，扣除由于其它原因所引起的效率損失和原系統(tǒng)的節(jié)電率，節(jié)電率按35%計算。

　　1)、現(xiàn)每月耗電量(設水泵負載率80%)

　　110KW*24h*30日*80%=63360KWh

　　2)、每月可實現(xiàn)節(jié)電量

　　63360KWh*35%=22176KWh

　　3)、每月節(jié)約電費(電費按0.58元計算)

　　22176KWh*0.58元/KWh=12862.08元

　　4)、投資回報期

　　130000/12862.08=10.1(月)

　　五、結束語

　　變頻器調速這一技術正越來越廣泛的深入到各行各業(yè)中。它的節(jié)能、省力、易于構成自控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢，必將成為電力拖動的中樞設備。應用變頻器調速技術也是企業(yè)改造挖潛、增加企業(yè)效益的一條有效途徑。尤其是在化工行業(yè)中高耗能、低產出的設備較多，采用變頻調速裝置將使企業(yè)獲得巨大的經濟效益。