變頻器是一種依托于變頻技術開發(fā)的智能型驅動和控制裝置,廣泛地應用于交流異步電動機速度控制的各種場合,其高效率的驅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)展前景的調速方式之一。
變頻器的各種突出功能使其在節(jié)能、提高產品質量或生產效率、改造傳統(tǒng)產業(yè)使其實現機電一體化、工廠自動化、改善環(huán)境等各個方面得到了廣泛的應用。其所涉及的行業(yè)領域也越來越廣泛,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電動機轉速調整的環(huán)境中,幾乎都可以應用變頻器。
變頻器在節(jié)能方面的應用主要體現在風機、泵類等作為負載設備的領域中,一般可實現20%~60%的節(jié)電率。
由流體力學可知,風機、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與電動機轉速n的一次方成正比,壓力h與轉速n的平方成正比,由此可知,該類負載的實際消耗功率p與轉速n的立方成正比。
對于傳統(tǒng)風機、泵類負載采用調節(jié)擋板、閥門進行流量調節(jié)的節(jié)能方式,當用戶需要較小流量時,其可實現對流量的調節(jié),但由于其電動機轉速不變(電源頻率不變:轉速n=60×電源頻率f/電動機磁極對數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速方式(電源頻率可變)控制時,當要求調節(jié)流量下降時,轉速n可成比例的下降,而此時實際消耗功率p成立方關系下降。即水泵電動機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。所以當所要求的流量q減少時,可調節(jié)變頻器輸出頻率使電動機轉速n按比例降低。這時,電動機的功率p將按三次方關系大幅度降低,比調節(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水泵采用變頻器調速控制時,當其轉速下降到原轉速的4/5時,其耗電量成轉速三次方關系大幅度降低,即:
據統(tǒng)計,在我國風機、泵類負載主要應用于各種發(fā)電廠、水處理、中央空調、液壓泵等各種場合,在全國用電量中占相當大的比例,若將這些領域進行變頻改造,每年節(jié)電量將十分可觀。