电机变频控制节能技术及其应用探讨

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摘要：我国这几年的经济发展十分迅速，但是电力一直是薄弱阶段，很多地方的电力应用都会出现短缺，电力一直是我国发展过程中十分短缺的资源。为了对电力的进行节约，国家开发研究了很多节能设备，其中电机变频控制节能技术得到了广泛的应用。很多的电力设备中都有电机，针对电机设计开发的电机变频技能技术在很大程度上节约了电能资源的消耗。电机变频节能技术使用与很多大小型的用电设备，对于我国的可持续发展提供了很大的促进作用。

关键词：电机；变频控制；节能技术；应用

中图分类号：TH86文献标识码：A

引言

可持续发展是我国大力推行的发展策略，低碳生活是我国人民未来追求的生活方式，为了达到可持续发展，我国在“十一五”计划中提出了很多可持续发展战略。而进行节能减排其中一大部分就是要对风机、电动机、泵类设备的节能减排，实现资源的合理利用，大力发展交流电机变频调速节电技术。在我国的工农业发展中，应用最多交流电动机是异步交流电动机。而异步电动机存在着很多的缺点，其中功率因数低、调速能力差、能耗高是异步电动机显著的缺点。而实验表明将电动机变频技术应用到异步交流电机中可以很好的解决这些问题，其中最显著的就是解决了异步交流电动机的变频问题，这样可以降低异步电动机的能耗，节约成本，得到更高的经济收益，并且顺应了国家节能减排的可持续发展战略。

一、电机变频控制技术的原理和特点

变频电机是变频器驱动电机的统称，包括变频感应电机和变频器两部分，能够提高电机的工作效率，减少电能的消耗。以交流发电机为例，其转速公式如下：

n1=60 f/p. （1）

式（1）中：n1――同步转速；

f――电源频率，50 Hz；

p――电机磁极对数。

电机转差率用公式表示为：

s=（n1n）/n1. （2）

式（2）中：s――电机转差率；

n――电机转速。

由式（1）和式（2）可以推得：n = 60 f（1－s）/p. （3）

电机的变频控制的主要特点是可以通过变频器调节输出功率和输出电压的大小，以求确保电能的合理利用。除了这个之外电机变频控制还有以下特点，具备软启动和停止的功能。采用电磁设计，减少电子和和转子的阻值。能够实现平滑的无级变速，保护发电机功能的完善，减少发电机维修所需要的费用。电能消耗少，电能的利用率高。

二、电机变频控制的发展和应用

传统的电机控制中，电机的驱动频率是一定的，不会发生变化的。所以同一个电机在工作时时刻属于同一个驱动频率，但是每一个电机的负载是不断发生变化的，为了能够满足发电机在每一个时刻都能带动负载的运动，电机的驱动频率一般大于大多数时候的负载所需要的驱动频率，这也造成了电机在使用过程中很多的驱动频率都造成了浪费，对于电能造成了巨大的浪费。随着电机的不断发展，变频电机出现了，变频电机能够实现随着负载所需要频率的大小来不断的调整电机的驱动频率，这样做就不会浪费电机的驱动频率，使得电能得到充分的利用。随着我国对于节能减排的需求越来越高，对于电机变频控制技术的开发力度也越来越大，是电机变频控制技术得到不断的完善。并且引用的范围也越来越广泛。

(一)电机变频技术的发展过程

现在的电机变频系统大都是采用的恒V/F 控制系统，这个调速系统具有结构简单，制作便宜的特点。该系统适用于风机等大型的并且对于调速系统的动态性能要求不高的地方。该控制系统是一个开环的控制系统。这个开环的变频控制系统能够满足大多数普通的电机平滑的变速要求，该系统对于动态和静态的性能都是有限的。如果需要提高系统的动态和静态性能就不能采用开环的控制系统了，只能使用闭环的控制系统来进行控制。针对这一点有很多人又提出了控制闭环转差频率的电机调速方式，这种调速方式只有在稳态的方式下才能够成立，也就是说这种系统只能满足转速比较慢的电机的调速。对于转速较快的电机来说采用这种调速系统不但不会实现对电能的合理利用，反而会使电机产生极大的瞬态电流，使得电机的转矩在瞬间发生变化。因此要想提高变频控制系统对于动态静态的控制性能，继续要解决的一个问题就是如何在动态的情况下解决电机的转矩发生变化的问题。只要解决了这个问题，电机变频控制技术将会进入一个新的发展阶段，能够满足大多数电机的变频控制。

（二）电机变频控制的引用

电机的能耗有百分之七十耗费在了风机和泵类的负载中，因此变频控制电机在这方面具有很大的优点，也就更能体现出变频电机的重要性。比如说没有变频控制的空调，在空调的设置的温度在低于阈值时空调的风路就会关闭，但是这个时候空调的电机还在继续进行运转，这时候的运转完全是在浪费电能。而对于具有变频控制的空调来说，当空调的温度降低时，就完全不必将风路进行关闭，直接可以通过降低电机转速的方式来实现温度的降低。这样就不会造成电机对电能的不必要的浪费，是的电能得到很好的利用。

另外在选择电机时要根据自身的情况选择大小合适的电机，并且尽可能选择性能高的电机。选择大小合适的电机是为了减少电机的浮装容量，减少能量的浪费。同时在平时的使用过程中要对电机进行合理的养护，避免因为不合理的使用电机导致电机在使用过程中造成不必要的电能的浪费。

随着我国可持续发展的要求越来越高，节能减排已经深入人心，为了顺应这一发展形势，更多的电机选用了变频电机。比如说空调，现在所说的变频空调就是采用了变频发电机，在很大程度上进行了节能减排。使用了电机变频技术的空调与没有采用变频控制技术的空调相比大约能够节约百分之二十到百分之三十的电量。从空调节约的电量就可以看出，电机的变频控制技术能够在很大程度上达到节能减排的目的，对于我国的节能减排来说意义重大，完全符合我国可持续发展的战略要求。

结语

改革开放以来我国进入了可持续发展的战略阶段，各行各业都提出了节能减排的要求。我国的电能一直处于匮乏的阶段，为了更好的对电能实现节能减排，逐渐对传统的电机进行了改革，发展成了现在的变频控制电机。电机变频控制技术能够根据负载的需求改变电机的驱动功率，减少了电机运转中不必要的能量损耗。本文对电机的原理、发展和应用进行了分析。

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