- 2 - 

P∝Q×H 

    当电动机的转速为 n

1

、n

2

时，流量 Q

1

变化到 Q

2

，此时 Q、H、P 相对于转速的关系： 

                        Q

2

＝Q

1

×（n

2

／n

1

）      （1） 

H

2

＝H

1

×（n

2

／n

1

）

2

       （2） 

P

2

＝P

1

×（n

2

／n

1

）

3   

       （3） 

    由式（1）

（2）（3）式可以看出，调节电机转速即可调节流量，风压与转速的 2 次方成正比, 

风机轴功率（功率输出）与转速的 3 次方成正比，从理论上讲，速度降低 10％时会带来 30％左
右的功率下降，由于功率的大幅度降低，可获得显著的节能效果显著。下表为调速后与调速前功
率理论比值表： 

n

2

／n

1

 

100％ 

90％ 

85％ 

80％ 

70％ 

60％ 

50％ 

P

2

／P

1

 

100％ 

73％ 

61.4% 

51% 

34% 

21.6% 

13.0% 

节电率 

0 

27% 

38.6% 

49% 

66% 

78.4% 

87% 

 

 
                

                                                
                                                      
 

                        

                                                

 

                                    

 

 

 

（a）                                            （b） 

压力 

转速 N

2

时 

转速 N

1

时 

阻力曲线 

0 

Q

1

 

H

1

 

H

2

 

功率 P 

转矩 T 

功率与转速的立方成正比

 

转矩与转速的平方成正比 

0 

Q

2

 

转速 

100% 

 

图 1(a)  风机的压力与流量的关系曲线     图 1(b)  转矩与电机速度的关系曲线 

根据上述的节能分析表明，采用变频调速方式，是空压机节能最为理想的方式。 

 
3、技术方案选型 

经过与包铝厂的相关专家反复论证，决定对该同步电机系统进行变频改造，以达到节能和风

量自动调节的目的。选用成都佳灵电气制造有限公司生产的 JCS-10kV/630kW—IGBT 直接串联
高压变频器。 

   JCS- IGBT 直接串联高压变频器，是采用成熟的低压变频器技术拓扑方案，建立了专有的和最
新的控制技术理论综合控制模型，是世界上 IGBT 高压变频器中，唯一无输入、输出主变压器的
高效产品，其全系统效率≥98%。JCS-IGBT 直接串联高压变频器，其优点在于： 

1． 对同步电机，采用了先进的无速度传感器和位置传感器的开环调速控制方式。 

2． 具有转速给定和预设定方式的同步化 F/U 与励磁电流 A 比例下的加速、运行、减速的同步电

机的运行特性。可避免采用其它方式的高压变频器，因电机失步产生的能量，而造成变频器

故障保护、跳闸、甚至模块爆炸的严重后果。 

3． 由于高压变频器结构简单，无输入、输出变压器；所以故障点也大大减少，整个系统效率≥

98%。 

4． 采用正弦滤波技术和抗共模技术。使输出电压、电流为正弦滤波，大大提高了输出波形质量，

输出电压谐波小于 3%；特有的抗共模技术使整个系统的共模电压及输出 dv/dt 值完全符合

IEEE 标准。获得普通的高压电机在实现了变频调速的功能时，并能保持了原电动机设计的动
态稳定性能和绝缘性能、温升范围。对于同步电机系统，这一条件更为重要，它可有效地避

免谐波造成的脉动失步。 

5． 系统自带专门设计的高压开关柜，可实现工频旁路，检修方便，一旦出现故障，可让电机和

励磁机切换到工频运行。 

6． 具有全中文操作界面，彩色触摸屏操作、设定、监察。具有远程监控、设定参数、选择功能、