變頻調(diào)速裝置選用技巧
1 概述

變頻調(diào)速裝置能實現(xiàn)電動機的軟起動、軟停車、具有減少機械沖擊、減輕對電網(wǎng)的沖擊等諸多優(yōu)點。我國作為一個能源短缺的國家，基恩尤為重要。《中國節(jié)能技術大綱》提出水泵風機類應大發(fā)揮其節(jié)能作用的要求，水泵風機類負載作為電氣設計中主要的用電設備，節(jié)約能源、降低消耗尤為重要。在給排水工程中，尤以水泵風機負載為多，因此在給排水工程中采用變頻調(diào)速技術，既可實現(xiàn)無極調(diào)速，滿足工藝過程中各項指標對電機速度控制的要求，保證工藝流程的相對穩(wěn)定，又可實現(xiàn)節(jié)約能源、降低消耗，減少相關設備的啟停次數(shù)，延長設備使用壽命，并可解決由于工程實際運行規(guī)模與設計規(guī)模不一致帶來的運行過程的偏差，對協(xié)調(diào)各工藝流程間匹配關系，起到重要的調(diào)節(jié)作用，因此變頻調(diào)速技術在給排水工程中得到越來越廣泛的應用。

2 變頻調(diào)速節(jié)能特點

根據(jù)風機、水泵的揚程-流量特性曲線，按照工藝要求的流量，實現(xiàn)變速變流量控制，是很有效的節(jié)能方法。風機、水泵具有以下特點：

電機軸功率P和流量Q、揚程H之間的關系為:

P=K*H*Q/η

其中K為常數(shù)；η為效率。

它們與轉(zhuǎn)速N之間的關系為：

Q1/Q2=N1/N2

H1/H2=(N1/N2)²

P1/P2=(N1/N2)³

試中：Q1、Q2—流量，m³/s；N1、N2—轉(zhuǎn)速，r/min；P1、P2—功率，kw；H1、H2—揚程，m。

即流量與轉(zhuǎn)速成比例，而功率與流量的3次方成比例。由于風機、水泵一般用不調(diào)速的籠型電動機傳動，當流量需要改變時，用改變風門或閥門的開度進行控制，效率很低。若采用轉(zhuǎn)速控制，當流量減小時，所需功率近似按流量的3次方大幅度下降，節(jié)能效果非常明顯。

3 變頻器選用技巧及使用中應注意的一些問題

（1）變頻器選擇中，應按電動機的額定功率計額定電流、額定電壓綜合考慮，合理選擇變頻器的參數(shù)，使之與用電設備配套。有些機械配套的電動機屬于大電流、低轉(zhuǎn)速電機，在按額定功率選擇變頻器時，必須校核變頻器的額定電流與設備配套問題，一般來說，變頻器的額定電流至少應該大于電動機額定電流。必要時需選擇功率等級比配套電動機大一級的變頻器。

（2）對于一些需要較大起動力矩的重載起動設備，選擇變頻器時需特別注意，有限生產(chǎn)廠的變頻器分水泵風機類負載及恒轉(zhuǎn)矩類負載兩種，對于恒轉(zhuǎn)矩類負載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的機械采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器則是比較理想的選擇。

（3）現(xiàn)在大部分生產(chǎn)廠商的變頻器均采用電壓源型，功率因數(shù)較高，可保證在0.95以上，在實際應用中應結(jié)合功率因數(shù)補償協(xié)同考慮，可不需額外增加補償裝置。集中補償?shù)碾娙菀部蛇m當降低補償容量。但也有些生產(chǎn)廠變頻器為電流源型，變頻設備隨電機轉(zhuǎn)速的變化，功率因數(shù)變化幅度較大，需要考慮補償電容。

（4）大型電動機變頻裝置，特別是高壓變頻裝置向電網(wǎng)注入諧波分量應按國家《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》管理標準GB/T14549-93嚴格執(zhí)行，特殊情況還需另行提成要求。在選用時應選擇相關附件，并對生產(chǎn)廠提出具體要求。

（5）變頻器選擇時還要考慮變頻器電纜的傳輸距離，大部分變頻器傳輸距離都不超過200M，如果需要再長的話，需要增加出現(xiàn)電抗器、出現(xiàn)濾波器等其它以下附件來完成，在設計時就需要充分考慮。除這些變頻器本身的措施外，還需要采取一些相應的措施提高設備的可靠性（例如提高變頻器容量、提高饋線電纜截面、提高始端電壓等措施）。

（6）由于變頻器產(chǎn)生的高次諧波的影響，對補償電容的影響較大，在選擇電容器時需選擇帶電抗器的電容器，好選擇帶消諧波裝置的電容器組。以避免高次諧波損壞電容器或者用電設備。

（7）一些工藝過程控制的參數(shù)較多，需綜合各種信息綜合確定控制模型，變頻裝置應充分考慮與其他控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息通訊的能力，以便更好監(jiān)測變頻器的各種工況及更合理的控制，充分發(fā)揮各種裝置在同一系統(tǒng)中綜合應用的潛能，達到動態(tài)互補、經(jīng)濟運行的目的。

（8）變頻器安裝及接線中，應嚴格按照產(chǎn)品安裝使用手冊進行，各種輔助措施，如裝置環(huán)境條件的保證，接地安全措施均應預留到位，否則會直接影響變頻器的使用壽命和效率，還會造成對其它系統(tǒng)干擾現(xiàn)象。尤其對環(huán)境溫度的要求，特別重要，變頻器發(fā)熱量較大，安裝在柜內(nèi)時要考慮散熱的要求，必要時需增設通風設備，對大功率變頻器應特殊考慮。

（9）針對高壓變頻器在選用時要考慮電壓等級，尤其在選用進口高壓變頻調(diào)速裝置時需注意，現(xiàn)在大多數(shù)進口高壓變頻調(diào)速裝置均為6KV設備，而國內(nèi)標準電壓等級為10KV，在選擇設備時需注意，國產(chǎn)變頻調(diào)速裝置大部分為10KV級，可放心選用；也可選擇輸入為10KV輸出為6KV的進口變頻調(diào)速裝置，但在訂購電動機時需選擇6KV電動機。

（10）當變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺電機時（一拖多），必須考慮變頻器到電動機的電纜長度總和應在變頻器允許范圍之內(nèi)，如果超過規(guī)定值，要放大一檔或兩檔選擇變頻器。另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能是V/F控制方式，并且變頻器無法保護電動機的電流、過載保護，此時需在每臺電動機控制回路中加裝相應的保護元件。

（11）對于一些特殊的應用場合，如高溫、高海拔、高開關頻率等環(huán)境，會引起變頻器的降容，在選擇變頻器時需放大一檔選擇。

（12）在選擇變頻器時，一定要注意其防護等級是否與現(xiàn)場情況相匹配。否則現(xiàn)場的灰塵、腐蝕性氣體等會影響變頻器的長久運行；另外在驅(qū)動防爆電動機時，一般變頻器均沒有防爆結(jié)構，應將變頻器設置在危險場所之外。

實踐證明采用變頻調(diào)速技術，不僅節(jié)約能源，而且對于提高整個系統(tǒng)的自動化水平，減輕工人的勞動強度，降低維修費用，延長設備使用壽命和檢修周期，減輕電動機頻繁起動對電網(wǎng)的沖擊等各個方面，都有顯著效果。在電氣設計中應大力推廣應用。由于變頻器生產(chǎn)廠較多，各家性能均有所不同，在實際選用時還需根據(jù)不同廠家變頻器的性能合理選用。