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变频调速技术应用实例及节电率测定方法 高峰 （山西吕梁供电分公司，山西，吕梁，033000） 摘 要 应用变频调速技术，改变输入到异步电动机上的正弦交流电的频率，从而实现水泵及风机的调速运行，可以达到改善工况及节约电能的目的。同时针对性地提出一系列相关的测试方法，可以方便地测定节电率。 关键词 异步电动机 变频节能 节电率 测试方法 0、引言 变频调速技术作为一种先进的电动机调速技术，经过十多年的努力推广，目前在我国各行各业中都有了应用，广大用户对变频器的多种功能有了一定的认识。但是，许多应用场合仍然是以改进生产工艺为主要目的，这样导致的直接后果就是小功率变频器实现了大量的应用，而大、中功率变频器的应用数量、应用范围仍然停留在较低的水平上。而对于以节能为主要目的的变频应用场合，准确快捷地完成节电率的测定，无疑可以让用户直观的看到变频调速设备的节能效果，从而计算投资回报收益，坚定客户的投资信心。笔者在变频设备的安装测试过程中，结合现场实际工况，总结出一套行之有效的节电率测试方法，下面举例说明，希望对各位读者有所帮助。 1、交流变频调速技术交流变频调速技术交流变频调速技术是二十世纪90年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术，主要用于交流电动机的变频调速，其技术和性能胜过其它任何一种调速方式（如：降压调速、变极调速、滑差调速、内反馈串级调速和液力偶合调速）。变频调速以其显著的节能效益，高精确的调速精度，宽泛的调速范围，完善的电力电子保护功能，以及易于实现的自动通信功能，得到了广大用户的认可，在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面，也给使用者带来了极大的便利，使之成为国内外企业采用电机节能方式的首选。变频调速的方法及节能原理变频调速的方法变频调速就是通过改变输入到交流电机的电源频率，从而达到调节交流电动机的输出转速的目的。交流异步电动机的输出转速由下式确定：　　 n=60f(1—)/p （1）　　 式中n——电动机的输出转速；　　f——输入的电源频率；　　——电动机的转差率；　　 p——电机的极对数。 　　由公式(1)可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关系，因而交流电动机的直接调速方式主要有变极调速(调整p)、转子串电阻调速或串级调速或内反馈电机(调整和变频调速(调整f)等。变频调速器从电网接收工频50Hz的交流电，经过恰当的强制变换方法，将输入的工频交流电变换成为频率和幅值都可调节的交流电输出到交流电动机，实现交流电动机的变速运行。　　调速节能的原理　　通过流体力学的基本定律可知：风机（或水泵）类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q、压力（扬程）H以及轴功率P具有如下关系：　　 Q/Q2＝n/n2 （2）　　 H/H2＝（n/n2）2 （3）　　 P/P2＝（n/n2）3 （4）　　式中 Q、H、P——风机（或水泵）在 n转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率；　　Q、H、P——风机（或水泵）在n转速时的相似工况条件下的流量、压力（或扬程）、轴功率。　　 由公式(2)、(3)、(4)可知，风机（或水泵）的流量与其转速成正比，压力（或扬程）与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。　　由公式(4)可知，在其它运行条件不变的情况下，通过下调电机的运行速度，其节电效果是与转速降落成立方的关系，节电效果非常明显。 流量(M3/h) 配用电机功率(kW) 效率(%) 扬程(M) 转速(r/min) 14SH-9B 720 160 76.5 49 1450 表1 配套异步电动机铭牌参数 电机型号 额定电压(V) 额定功率(kW) 额定电流(A) 功率因数 转速(r/min) Y315L1-4 380 160 287 0.86 1485 表2 变频改造之前的控制方式： 循环水泵在工作中，当工艺需要改变流量时，采用水泵入口阀门及出口阀门调节开度的方式来改变水泵的实际流量。这种方式称为节流调节，本例中，入口及出口阀门的开度一般均为60%左右。从电能的利用角度来说，这种调节方式很不经济。 变频改造之后的控制方式为： 循环水泵在工作中，入口阀门及出口阀门均完全打开，当工艺需要改变流量时，采用调节电动机转速的方式，来寻找新的合适的工作点，得到合适的流量。根据现场需要可以实现自动控制或手动控制。本例中，由于水泵的流量不需要频繁调整，我们根据现场的需要，确定电动机的工作频率为40Hz，并采用了手动控制的简单方式，以实现电能节约为主要目的。 根据我们的测试数据，160kW水泵安装变频设备后，节电率为31.23%，单台泵