电机变频控制节能技术和运用探析

胡金华

摘 要：社会的发展带动了经济的进步，与之相伴的是人们的生活意识与观念也出现了一定的变化。节能意识作为新时期绿色生产理念的核心，成为了受到社会广泛关注的研究重点。节能技术对人们的影响是非常显著的，能够有效改善能耗问题，提高能源使用效率。电机设备是制造业的生产主要动力，做好电机设备的节能减排，有助于进一步提高制造业的节能环保能力，对社会的发展具有一定的现实意义。对此本文针对变频节能展开具体的分析，包括运用方式和节能原理，从而发挥节能技术在制造行业中的价值。

关键词：电机 变频控制 节能技术

中图分类号：TM301.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（b）-0096-02

信息时代为人们的生活提供了多种新颖的生活理念与时代技术，包括自动化技术、计算机技术、电子技术等均获得了较为显著的性能提高。在此过程中控制技术与交流技术作为上述技术衔接的基础技术，同样得到了较为快速的发展。我国在发展的过程中，由于人口基数大，导致人均资源数量十分稀少。为解决这一问题，就必须做好自然资源的合理配备。其中电力资源作为一种耗能严重，且较为稀缺的资源，为实现电能的有效利用，就必须对电能的节能技术进行研究。利用节能技术减少电力资源空缺问题。因此可以说变频节能的研究与应用是现如今不可或缺的。

1 电机变频控制技术原理

变频节能技术通过控制与调节三相交流电频率的方式，实现电机的转速控制。目前最常用的是直流—交流—直流处理方式，即常说的V/F变频控制技术[1]。这种技术能够将电流转化为直流电，之后将直流电再次转化为可控交流电并输入电机，从而实现节能的目的。在实现电流转化的过程中，变频系统内部的众多零件各司其职，实现了电机的电能运行控制。当然目前变频节能技术到达了发展瓶颈，包括高速电机的瞬时电流问题等。对此必须加快这些瓶颈的突破，提高变频节能能力。

2 电机变频节能控制方式

2.1 变频节能

事实上电流的流动和现实生活的水流流动有着很大的相似，因此科研人员常用水流研究，分析电流流通原理。结合流体力学知识得知，压力和流量是与功率成正比关系的，此外转速一次方程与流量也是正比关系。从中得出转速三次方与功率也是正比关系。如果想要在保持水泵原有效率的前提下，降低水泵转速，就需要降低输出功率。

2.2 补偿节能

在电能流动的过程中，无功功率会导致设备出现发烫，及线路破损的问题。这是因为无功功率的因数降低会降低有功功率，从而导致电能流失严重，设备电能利用率低下问题。由公式P=s×COS，Q=s×SIN[2]。其中s代表功率，P代表有功功率，Q代表无功功率，COS代表功率因数，从公式得知，功率因数越大那么有功功率就越大。目前绝大多数的泵机功率都在0.6～0.7的范围内。通过变频系统的调速，能够有效降低无功损耗，从而提高了电网有功功率。

2.3 变频器软启动节能

电机有Y/D与直接两种启动模式，启动电流一般为4至7倍额定电流。大额的启动电流势必会对供电电网以及电机设备造成较大的动能冲击，在这种情况下电机设备必然会对电网的容量提出较高的要求。当电机在启动时，如果缺少足量的电网容量，必然会因为大电流所带来的振动损害电机阀门以及挡板。显然这对电机设备的管理寿命而言，是极为不利的。通过变频节能系统的应用，在启动电机时可以通过软启动的方式，使电流从小到大逐步提高，即便是电流达到了最大功率也不会超出额定电流的最大压力值。因此可以有效改善启动电流对电网冲及以及电网容量的要求，进一步提高了阀门与设备的寿命，减少了不必要的设备维护花费。

3 电机变频控制节能技术应用现状

3.1 发展现状

当前国内虽然对变频技术有着一定独到的了解，但在具体落实上和技术分析上与一些发达国家仍旧存在较大的差距。首先是电机生产能力问题，虽然国内外电机生产能力几乎没有任何差距，不过普及率较低、价格高昂、效率低下却成为了电机在国内研发与制造的重要阻碍。其次则是目前国内电机系统较为落后，国内许多电机均为本土化研发，由于对电机系统的针对化制定欠缺考虑，导致许多电机与系统都存在匹配不合理的问题，致使一些电机设备在低负荷的运作以及低质量的系统调节下，出现了大量电能的浪费。

3.2 节能技术潜力

许多国家与地区均为了节能与环保课题投入了大量的经费和人力用于研究。如我国近些年一直在提倡的可持续发展理念，便是建立在节能环保理念基础上提出的对资源的合理利用和合理分配。为进一步提高电能利用效率，从而降低电能生产所需的化石能源消耗，降低温室气体排放问题，推动电力系统的发展，必须针对电机的节能与变頻进行深度研究。当然这项工作由于对全人类都十分有益，因此得到了各国政府及国际组织的共识。因此变频节能技术在未来仍具有十分巨大的发展潜力。

4 电机变频控制节能技术展望与应用

4.1 节能技术发展

变频主要利用V/F控制实现，这种控制系统具有结构简单，性价比较高的优势。不过这种控制系统也有着一定的问题，即只能用于变频性能低的风机。此外V/F控制变频也是开环系统的代表，适用于许多平滑变速。但这种系统的静态调节能力有限，因此并不适用于动态性能要求较高的情况。为实现要求较高的动静态性能调节，一般需要闭环系统实现。此外为了保障变频节能系统性能，达到基本运行需求的同时实现变频应用的功能。相关科研工作者提出了闭环转差频率的控制办法[3]。当然这种办法虽然可以用于上述状态运行，但也只能用于转速较低的电机中运行。如果用于转速较高的电机则会出现瞬时电流过高，导致电机转矩出现问题。为解决当前状况下的窘境，科研人员应将研究的重心放在如何解决瞬时电流，一旦这个问题被突破，那么变频电机就会迎来新的发展阶段。

4.2 节能技术应用

因变频电机自身有着较大的性能优势，因此能够实现电路保护以及电机调速控制。传统电机调速方式采用的是降低风机口面积，降低风计量和风量。这种方式由于需要人工操作与设定，因此很容易出现一定的误差。变频电机则仅需要操作工人根据玻璃加工厚度，设定变频机输出功率即自行加工。这种方式能够有效降低操作问题，提高玻璃钢化效率以及企业经济效益，达成节能减排的目的。另外，中央空调目前在各大商场及办公楼均有着广泛的应用，这也为变频技术的发展和推广提供了良好的前景和空间。

5 结语

综合本文的研究可以看出处理电能稀缺问题，加强变频节能技术研究不仅是在响应绿色环保理念的号召，更是变频技术最终的发展结果。通过分析电机变频技术原理，与发展过程中加深对变频技术的理解，从而更好的控制电机变频技术，实现变频技术的节能和创造，为制造业提供良好经济收益的同时，承担社会环保节能的责任。这对国家经济建设而言，具有重大的帮助作用。

参考文献

[1] 李广伟.试论电机变频控制节能技术和运用[J].中国高新区，2017（17）：115.

[2] 许蔡辉，麦智炜，王碧滢.电机变频控制节能技术和运用探析[J].家用电器，2017（1）：34-35.

[3] 陈高明.论电机变频控制节能技术和运用[J].山东工业技术，2016（1）：192.