變頻器是一種依托于變頻技術(shù)開發(fā)的智能型驅(qū)動和控制裝置,廣泛地應(yīng)用于交流異步電動機速度控制的各種場合,其高效率的驅(qū)動性能及良好的控制特性,已成為目前公認的最理想、最具有發(fā)展前景的調(diào)速方式之一。
變頻器的各種突出功能使其在節(jié)能、提高產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)效率、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)使其實現(xiàn)機電一體化、工廠自動化、改善環(huán)境等各個方面得到了廣泛的應(yīng)用。其所涉及的行業(yè)領(lǐng)域也越來越廣泛,簡單來說,只要使用到交流電動機的場合,特別是需要運行中實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速調(diào)整的環(huán)境中,幾乎都可以應(yīng)用變頻器。
變頻器在節(jié)能方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在風(fēng)機、泵類等作為負載設(shè)備的領(lǐng)域中,一般可實現(xiàn)20%~60%的節(jié)電率。
由流體力學(xué)可知,風(fēng)機、泵類負載的實際消耗功率p(功率)=q(流量)×h(壓力),其中流量q與電動機轉(zhuǎn)速n的一次方成正比,壓力h與轉(zhuǎn)速n的平方成正比,由此可知,該類負載的實際消耗功率p與轉(zhuǎn)速n的立方成正比。
對于傳統(tǒng)風(fēng)機、泵類負載采用調(diào)節(jié)擋板、閥門進行流量調(diào)節(jié)的節(jié)能方式,當用戶需要較小流量時,其可實現(xiàn)對流量的調(diào)節(jié),但由于其電動機轉(zhuǎn)速不變(電源頻率不變:轉(zhuǎn)速n=60×電源頻率f/電動機磁極對數(shù)p),其節(jié)能效果并不明顯,耗電功率下降較??;
而對于采用變頻器進行調(diào)速方式(電源頻率可變)控制時,當要求調(diào)節(jié)流量下降時,轉(zhuǎn)速n可成比例的下降,而此時實際消耗功率p成立方關(guān)系下降。即水泵電動機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。所以當所要求的流量q減少時,可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率使電動機轉(zhuǎn)速n按比例降低。這時,電動機的功率p將按三次方關(guān)系大幅度降低,比調(diào)節(jié)擋板、閥門節(jié)能40%~50%,從而達到節(jié)電的目的。
例如,若將系統(tǒng)中的一臺功率為55 kw水泵采用變頻器調(diào)速控制時,當其轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時,其耗電量成轉(zhuǎn)速三次方關(guān)系大幅度降低,即:
據(jù)統(tǒng)計,在我國風(fēng)機、泵類負載主要應(yīng)用于各種發(fā)電廠、水處理、中央空調(diào)、液壓泵等各種場合,在全國用電量中占相當大的比例,若將這些領(lǐng)域進行變頻改造,每年節(jié)電量將十分可觀。