变频器在电机中的节能原理

    知道变频调速的人已经相当的普遍了,但是大多数人一提起变频调速,总是能和节能挂起钩
来。近年来

,尽管我国在能源开发方面进展迅速,但还是跟不上需求的增长,节能问题始终处于

相当突出的位置。宣钢炼钢厂经过多次理论考证

,以及在五六号转炉的应用，在 150T 转炉除

尘风机、水泵、振动给料采用了大量变频器

,为我国的节能事业做出一定贡献。

 
    1 变频器的工作原理
 
    变频器主要由模块，CPU 控制板，电源驱动板组。
 
    我们知道,交流电动机的同步转速表达式位:n=60f(1-s)/p(1)式中 n 为异步电动机的转速;f 为
异步电动机的频率

;s 为电动机转差率;p 为电动机极对数。由式(1)可知,转速 n 与频率 f 成正比,

只要改变频率

f 即可改变电动机的转速,当频率 f 在 0～50Hz 的范围内变化时,电动机转速调

节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的

,是一种理想的高效率、

高性能的调速手段

,若什么时候都认为电动机只要用了变频器就可以节能,那就有些太牵强了。

变频器是电力电子科学的具体体现

,是利用电力电子半导体器件的通断作用来实现电力电能

大功率的变换及控制的电子电路装置

,即电力电路实现电子化,可直观地进行控制和显示。由

于变频器的这个优越性

,使得其适用领域越来越宽广,所采用技术也不断拓宽,同时也为追求

变频器的小型化

,人们也一直在不断和减少元器件的发热做斗争。由于新一代的 IGBT 采用了

漏极

-控制极新技术,是集电极-射极简的饱和电压(Ucesat)大为降低,因而采用这种新器件损耗

低

,有降低发热消除损耗的效果。

 
    380V 小容量通用变频器目前应用较为广泛,但用电量比较大,节能效果最为显著的还是高
压大容量变频器。随着变频调速技术的发展

,作为大容量传动的高压变频调速技术得到了广

泛的应用

,使用范围基本上覆盖了我国各主要行业,如:电力、冶金、石油、化工、造纸等。产品电

压等级包括

3kV、6kV 和 10kV 以及油田专用潜油电泵使用的 1,600V-2,400V 产品,基本可拖

动风机、水泵、压缩机等各类负载。高压电动机利用高压变频器可以实现无级调速

,既可满足

生产工艺过程对电动机调速控制的要求

,又可大幅度的节约能源,降低生产成本。随着以

GTO、IGBT、IGCT 等为代表的自关断器件的发展,人们对各种适合高压变频的主电路拓扑结
构的研究得到进一步深入

,以 DSP 为代表的智能控制芯片的迅速普及,为高压变频调速技术

应用研究也打下了坚实的基础。高压变频器作为一个节约资源型的产品

,随着电力电子技术

的不断发展

,产品的不断改进,概念的深入,市场的拓展,将会显示出巨大的技术发展前景和市

场需求量

.相应地,对变频器的节能要求也相应地提高了。

 
    2 变频器的节能原理
 
    2.1 变频节能
 
    变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。宣钢炼钢厂有大量的风机类水泵类负载,这类