【壓縮機網(wǎng)】我們一直都說(shuō)變頻器能省電，說(shuō)的人多了也就接受了,那到底省電不省電?
如果兩個(gè)一模一樣的電機都工作在50Hz的工頻狀態(tài)下，一個(gè)使用變頻器，一個(gè)沒(méi)有，同時(shí)轉速和扭矩都在電機的額定狀態(tài)下，那么變頻器還能省電嗎？能省多少呢？
其實(shí)，對于這種情況，變頻器只能改善功率因數，并不能節省電力。因為，變頻不是到處可以省電，有不少場(chǎng)合用變頻并不一定能省電，同時(shí)，變頻器本身也要耗電（約額定功率的2-5%）。另外，變頻器在工頻下運行，具有節電功能是事實(shí)，但是前提條件是裝置本身具有節電功能（軟件支持）, 即和整個(gè)系統或工藝要求匹配。
如果不加前提條件的說(shuō)變頻器工頻運行節能，就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委，你會(huì )巧妙的利用它為你服務(wù)。但一定要注意使用場(chǎng)合和使用條件才好正確應用，否則就是盲從、輕信而“受騙上當”。
我們使用變頻器經(jīng)常有如下幾個(gè)誤區:
誤區1、使用變頻器都能節電
一些文獻宣稱(chēng)變頻調速器是節電控制產(chǎn)品，給人的感覺(jué)是只要使用變頻調速器都能節電。
實(shí)際上，變頻調速器之所以能夠節電，是因為其能對電動(dòng)機進(jìn)行調速。如果說(shuō)變頻調速器是節電控制產(chǎn)品的話(huà)，那么所有的調速設備也都可以說(shuō)是節電控制產(chǎn)品，變頻調速器只不過(guò)比其它調速設備效率和功率因數略高罷了。
與直流調速系統比較，直流電動(dòng)機比交流電動(dòng)機效率高、功率因數高，數字直流調速器與變頻調速器效率不相上下，甚至數字直流調速器比變頻調速器效率略高。所以，宣稱(chēng)使用交流異步電動(dòng)機和變頻調速器比使用直流電動(dòng)機和直流調速器要節電，理論和實(shí)踐證明，這是不正確的。
誤區2、變頻器的容量選擇以電動(dòng)機額定功率為依據
相對于電動(dòng)機來(lái)說(shuō)，變頻調速器的價(jià)格較貴，因此在保證安全可靠運行的前提下，合理地降低變頻調速器的容量就顯得十分有意義。
變頻調速器的功率指的是它適用的4極交流異步電動(dòng)機的功率。
由于同容量電動(dòng)機，其極數不同，電動(dòng)機額定電流不同。隨著(zhù)電動(dòng)機極數的增多，電動(dòng)機額定電流增大。變頻調速器的容量選擇不能以電動(dòng)機額定功率為依據。同時(shí)，對于原來(lái)未采用變頻器的改造項目，變頻調速器的容量選擇也不能以電動(dòng)機額定電流為依據。這是因為，電動(dòng)機的容量選擇要考慮最大負荷、富裕系數、電動(dòng)機規格等因素，往往富裕量較大，工業(yè)用電動(dòng)機常常在50%～60%額定負荷下運行。若以電動(dòng)機額定電流為依據來(lái)選擇變頻調速器的容量，留有富裕量太大，造成經(jīng)濟上的浪費，而可靠性并沒(méi)有因此得到提高。
對于一開(kāi)始就采用變頻器的設計中，變頻器容量的選擇以電動(dòng)機額定電流為依據無(wú)可厚非。這是因為此時(shí)變頻器容量不能以實(shí)際運行情況來(lái)選擇。當然，為了減少投資，在有些場(chǎng)合，也可先不確定變頻器的容量，等設備實(shí)際運轉一段時(shí)間后，再根據實(shí)際電流進(jìn)行選擇。
誤區3、通用電動(dòng)機只能在其額定傳速以下采用變頻調速器降速運行
經(jīng)典理論認為，通用電動(dòng)機頻率上限為55Hz。這是因為當電動(dòng)機轉速需要調到額定轉速以上運行時(shí)，定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時(shí)，若仍按恒轉矩原則控制，則定子電壓將升高超過(guò)額定電壓。那么，當調速范圍高于額定轉速時(shí),須保持定子電壓為額定電壓不變。這時(shí)，隨著(zhù)轉速/頻率的上升，磁通將減少，因此在同一定子電流下的轉矩將減小，機械特性變軟，電動(dòng)機的過(guò)載能力大幅度減少。
由此可見(jiàn)，通用電動(dòng)機頻率上限為55Hz是有前提條件的：
?。?）定子電壓不能超過(guò)額定電壓；
?。?）電動(dòng)機在額定功率運行；
?。?）恒轉矩負載。
上述情況下，理論和試驗證明，若頻率超過(guò)55Hz，將使電動(dòng)機轉矩變小，機械特性變軟，過(guò)載能力下降，鐵耗急增，發(fā)熱嚴重。
筆者認為，電動(dòng)機實(shí)際運行狀況表明，通用電動(dòng)機可以通過(guò)變頻調速器進(jìn)行提速運行。能否變頻提速？能提多少？主要是由電動(dòng)機拖動(dòng)的負載來(lái)決定的。首先，要弄清負荷率是多少？其次，要搞清楚負載特性，根據負載的具體情況，進(jìn)行推算。簡(jiǎn)單分析如下：
1.事實(shí)上，對于380V通用電動(dòng)機，定子電壓超過(guò)額定電壓10%長(cháng)期運行是可以的，對電動(dòng)機絕緣及壽命沒(méi)有影響。定子電壓提高，轉矩顯著(zhù)增大，定子電流減少，繞組溫度下降。
2.電動(dòng)機負荷率通常為50%～60%
一般情況下，工業(yè)用電動(dòng)機通常在50%～60%額定功率下工作。經(jīng)推算，電動(dòng)機輸出功率為70%額定功率，定子電壓提高7%時(shí)，定子電流下降26.4%，此時(shí)，即使是恒轉矩控制，采用變頻調速器提高電動(dòng)機轉速20%，定子電流不但不會(huì )上升，反而會(huì )下降。盡管提高頻率后，電動(dòng)機鐵耗急增，但由其產(chǎn)生的熱量與定子電流下降而減少的熱量相比甚微。因此，電動(dòng)機繞組溫度也將明顯下降。
3.負載特性各種各樣
電動(dòng)機拖動(dòng)系統是為負載服務(wù)的，不同的負載，機械特性不同。電動(dòng)機在提速后必須滿(mǎn)足負載機械特性的要求。經(jīng)推算恒轉矩負載不同負荷率(k)時(shí)的允許最高運行頻率(fmax)與負荷率成反比，即fmax=fe/k，其中fe為額定工頻。對恒功率負載，通用電動(dòng)機的允許最高工作頻率主要受電動(dòng)機轉子和轉軸的機械強度限制，筆者認為一般限制在100Hz以?xún)葹橐恕?/div>
誤區4、忽視變頻器的自身特點(diǎn)
變頻調速器的調試工作一般由經(jīng)銷(xiāo)廠(chǎng)家來(lái)完成，不會(huì )出現什么問(wèn)題。變頻調速器的安裝工作較簡(jiǎn)單，一般由用戶(hù)來(lái)完成。一些用戶(hù)不認真閱讀變頻調速器的使用說(shuō)明書(shū)，不嚴格按照技術(shù)要求進(jìn)行施工，忽視變頻器自身特點(diǎn),將其等同于一般電氣器件,憑想當然和經(jīng)驗辦事，為故障和事故埋下了隱患。
根據變頻調速器的使用說(shuō)明書(shū)的要求，接到電動(dòng)機的電纜應采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，最好穿金屬管敷設。截斷電纜的端頭應盡可能整齊，未屏蔽的線(xiàn)段盡可能短，電纜長(cháng)度不宜超過(guò)一定的距離（一般為50m）。當變頻調速器與電動(dòng)機間的接線(xiàn)距離較長(cháng)時(shí)，來(lái)自電纜的高諧波漏電流會(huì )對變頻調速器和周邊設備產(chǎn)生不利影響。從變頻器控制的電動(dòng)機返回的接地線(xiàn)，應直接連到變頻器相應的接地端子上。變頻器的接地線(xiàn)切勿與焊機及動(dòng)力設備共用，且盡可能短。由于變頻器產(chǎn)生漏電流，與接地點(diǎn)太遠則接地端子的電位不穩定。變頻器的接地線(xiàn)的最小截面積必須大于或等于供電電源電纜的截面積。為了防止干擾而引起的誤動(dòng)作，控制電纜應使用絞合屏蔽線(xiàn)或雙股屏蔽線(xiàn)。同時(shí)要注意切勿將屏蔽網(wǎng)線(xiàn)接觸到其它信號線(xiàn)及設備外殼，用絕緣膠帶纏包起來(lái)。為了避免其受到噪聲的影響，控制電纜長(cháng)度不宜超過(guò)50m?？刂齐娎|和電動(dòng)機電纜必須分開(kāi)敷設，使用單獨的走線(xiàn)槽，并盡可能遠離。當二者必須交叉時(shí)，應采取垂直交叉。千萬(wàn)不能將它們放在同一個(gè)管道或電纜槽中。而一些用戶(hù)在進(jìn)行電纜敷設時(shí)，沒(méi)有嚴格按照上述要求進(jìn)行施工，導致在單獨調試時(shí)設備運轉正常，正常生產(chǎn)時(shí)卻干擾嚴重，以致不能運行。
在變頻調速器的日常維護中也要特別小心。有的電工一發(fā)現變頻器故障跳停，就立即打開(kāi)變頻器進(jìn)行維修，這樣做是很危險的，有可能發(fā)生人身觸電事故。這是因為即使變頻器不處于運行狀態(tài)，甚至電源已經(jīng)切斷，由于其中的電容器的存在，變頻器的電源輸入線(xiàn)、直流端子和電動(dòng)機端子上仍然可能帶有電壓。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后，必須等待幾分鐘后，使變頻器放電完畢，才能開(kāi)始工作。還有的電工習慣于一發(fā)現變頻調速系統跳停，就立即用搖表對變頻器拖動(dòng)的電動(dòng)機進(jìn)行絕緣測試，從而判斷電動(dòng)機是否燒毀。這也是很危險的，易使變頻器被燒。因此，在電動(dòng)機與變頻器之間的電纜未斷開(kāi)前，絕對不能對電動(dòng)機進(jìn)行絕緣測試，也不能對已連接到變頻器的電纜進(jìn)行絕緣測試。
如果兩個(gè)一模一樣的電機都工作在50Hz的工頻狀態(tài)下，一個(gè)使用變頻器，一個(gè)沒(méi)有，同時(shí)轉速和扭矩都在電機的額定狀態(tài)下，那么變頻器還能省電嗎？能省多少呢？
其實(shí)，對于這種情況，變頻器只能改善功率因數，并不能節省電力。因為，變頻不是到處可以省電，有不少場(chǎng)合用變頻并不一定能省電，同時(shí)，變頻器本身也要耗電（約額定功率的2-5%）。另外，變頻器在工頻下運行，具有節電功能是事實(shí)，但是前提條件是裝置本身具有節電功能（軟件支持）, 即和整個(gè)系統或工藝要求匹配。
如果不加前提條件的說(shuō)變頻器工頻運行節能，就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委，你會(huì )巧妙的利用它為你服務(wù)。但一定要注意使用場(chǎng)合和使用條件才好正確應用，否則就是盲從、輕信而“受騙上當”。
我們使用變頻器經(jīng)常有如下幾個(gè)誤區:
誤區1、使用變頻器都能節電
一些文獻宣稱(chēng)變頻調速器是節電控制產(chǎn)品，給人的感覺(jué)是只要使用變頻調速器都能節電。
實(shí)際上，變頻調速器之所以能夠節電，是因為其能對電動(dòng)機進(jìn)行調速。如果說(shuō)變頻調速器是節電控制產(chǎn)品的話(huà)，那么所有的調速設備也都可以說(shuō)是節電控制產(chǎn)品，變頻調速器只不過(guò)比其它調速設備效率和功率因數略高罷了。
與直流調速系統比較，直流電動(dòng)機比交流電動(dòng)機效率高、功率因數高，數字直流調速器與變頻調速器效率不相上下，甚至數字直流調速器比變頻調速器效率略高。所以，宣稱(chēng)使用交流異步電動(dòng)機和變頻調速器比使用直流電動(dòng)機和直流調速器要節電，理論和實(shí)踐證明，這是不正確的。
誤區2、變頻器的容量選擇以電動(dòng)機額定功率為依據
相對于電動(dòng)機來(lái)說(shuō)，變頻調速器的價(jià)格較貴，因此在保證安全可靠運行的前提下，合理地降低變頻調速器的容量就顯得十分有意義。
變頻調速器的功率指的是它適用的4極交流異步電動(dòng)機的功率。
由于同容量電動(dòng)機，其極數不同，電動(dòng)機額定電流不同。隨著(zhù)電動(dòng)機極數的增多，電動(dòng)機額定電流增大。變頻調速器的容量選擇不能以電動(dòng)機額定功率為依據。同時(shí)，對于原來(lái)未采用變頻器的改造項目，變頻調速器的容量選擇也不能以電動(dòng)機額定電流為依據。這是因為，電動(dòng)機的容量選擇要考慮最大負荷、富裕系數、電動(dòng)機規格等因素，往往富裕量較大，工業(yè)用電動(dòng)機常常在50%～60%額定負荷下運行。若以電動(dòng)機額定電流為依據來(lái)選擇變頻調速器的容量，留有富裕量太大，造成經(jīng)濟上的浪費，而可靠性并沒(méi)有因此得到提高。
對于一開(kāi)始就采用變頻器的設計中，變頻器容量的選擇以電動(dòng)機額定電流為依據無(wú)可厚非。這是因為此時(shí)變頻器容量不能以實(shí)際運行情況來(lái)選擇。當然，為了減少投資，在有些場(chǎng)合，也可先不確定變頻器的容量，等設備實(shí)際運轉一段時(shí)間后，再根據實(shí)際電流進(jìn)行選擇。
誤區3、通用電動(dòng)機只能在其額定傳速以下采用變頻調速器降速運行
經(jīng)典理論認為，通用電動(dòng)機頻率上限為55Hz。這是因為當電動(dòng)機轉速需要調到額定轉速以上運行時(shí)，定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時(shí)，若仍按恒轉矩原則控制，則定子電壓將升高超過(guò)額定電壓。那么，當調速范圍高于額定轉速時(shí),須保持定子電壓為額定電壓不變。這時(shí)，隨著(zhù)轉速/頻率的上升，磁通將減少，因此在同一定子電流下的轉矩將減小，機械特性變軟，電動(dòng)機的過(guò)載能力大幅度減少。
由此可見(jiàn)，通用電動(dòng)機頻率上限為55Hz是有前提條件的：
?。?）定子電壓不能超過(guò)額定電壓；
?。?）電動(dòng)機在額定功率運行；
?。?）恒轉矩負載。
上述情況下，理論和試驗證明，若頻率超過(guò)55Hz，將使電動(dòng)機轉矩變小，機械特性變軟，過(guò)載能力下降，鐵耗急增，發(fā)熱嚴重。
筆者認為，電動(dòng)機實(shí)際運行狀況表明，通用電動(dòng)機可以通過(guò)變頻調速器進(jìn)行提速運行。能否變頻提速？能提多少？主要是由電動(dòng)機拖動(dòng)的負載來(lái)決定的。首先，要弄清負荷率是多少？其次，要搞清楚負載特性，根據負載的具體情況，進(jìn)行推算。簡(jiǎn)單分析如下：
1.事實(shí)上，對于380V通用電動(dòng)機，定子電壓超過(guò)額定電壓10%長(cháng)期運行是可以的，對電動(dòng)機絕緣及壽命沒(méi)有影響。定子電壓提高，轉矩顯著(zhù)增大，定子電流減少，繞組溫度下降。
2.電動(dòng)機負荷率通常為50%～60%
一般情況下，工業(yè)用電動(dòng)機通常在50%～60%額定功率下工作。經(jīng)推算，電動(dòng)機輸出功率為70%額定功率，定子電壓提高7%時(shí)，定子電流下降26.4%，此時(shí)，即使是恒轉矩控制，采用變頻調速器提高電動(dòng)機轉速20%，定子電流不但不會(huì )上升，反而會(huì )下降。盡管提高頻率后，電動(dòng)機鐵耗急增，但由其產(chǎn)生的熱量與定子電流下降而減少的熱量相比甚微。因此，電動(dòng)機繞組溫度也將明顯下降。
3.負載特性各種各樣
電動(dòng)機拖動(dòng)系統是為負載服務(wù)的，不同的負載，機械特性不同。電動(dòng)機在提速后必須滿(mǎn)足負載機械特性的要求。經(jīng)推算恒轉矩負載不同負荷率(k)時(shí)的允許最高運行頻率(fmax)與負荷率成反比，即fmax=fe/k，其中fe為額定工頻。對恒功率負載，通用電動(dòng)機的允許最高工作頻率主要受電動(dòng)機轉子和轉軸的機械強度限制，筆者認為一般限制在100Hz以?xún)葹橐恕?/div>
誤區4、忽視變頻器的自身特點(diǎn)
變頻調速器的調試工作一般由經(jīng)銷(xiāo)廠(chǎng)家來(lái)完成，不會(huì )出現什么問(wèn)題。變頻調速器的安裝工作較簡(jiǎn)單，一般由用戶(hù)來(lái)完成。一些用戶(hù)不認真閱讀變頻調速器的使用說(shuō)明書(shū)，不嚴格按照技術(shù)要求進(jìn)行施工，忽視變頻器自身特點(diǎn),將其等同于一般電氣器件,憑想當然和經(jīng)驗辦事，為故障和事故埋下了隱患。
根據變頻調速器的使用說(shuō)明書(shū)的要求，接到電動(dòng)機的電纜應采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，最好穿金屬管敷設。截斷電纜的端頭應盡可能整齊，未屏蔽的線(xiàn)段盡可能短，電纜長(cháng)度不宜超過(guò)一定的距離（一般為50m）。當變頻調速器與電動(dòng)機間的接線(xiàn)距離較長(cháng)時(shí)，來(lái)自電纜的高諧波漏電流會(huì )對變頻調速器和周邊設備產(chǎn)生不利影響。從變頻器控制的電動(dòng)機返回的接地線(xiàn)，應直接連到變頻器相應的接地端子上。變頻器的接地線(xiàn)切勿與焊機及動(dòng)力設備共用，且盡可能短。由于變頻器產(chǎn)生漏電流，與接地點(diǎn)太遠則接地端子的電位不穩定。變頻器的接地線(xiàn)的最小截面積必須大于或等于供電電源電纜的截面積。為了防止干擾而引起的誤動(dòng)作，控制電纜應使用絞合屏蔽線(xiàn)或雙股屏蔽線(xiàn)。同時(shí)要注意切勿將屏蔽網(wǎng)線(xiàn)接觸到其它信號線(xiàn)及設備外殼，用絕緣膠帶纏包起來(lái)。為了避免其受到噪聲的影響，控制電纜長(cháng)度不宜超過(guò)50m?？刂齐娎|和電動(dòng)機電纜必須分開(kāi)敷設，使用單獨的走線(xiàn)槽，并盡可能遠離。當二者必須交叉時(shí)，應采取垂直交叉。千萬(wàn)不能將它們放在同一個(gè)管道或電纜槽中。而一些用戶(hù)在進(jìn)行電纜敷設時(shí)，沒(méi)有嚴格按照上述要求進(jìn)行施工，導致在單獨調試時(shí)設備運轉正常，正常生產(chǎn)時(shí)卻干擾嚴重，以致不能運行。
在變頻調速器的日常維護中也要特別小心。有的電工一發(fā)現變頻器故障跳停，就立即打開(kāi)變頻器進(jìn)行維修，這樣做是很危險的，有可能發(fā)生人身觸電事故。這是因為即使變頻器不處于運行狀態(tài)，甚至電源已經(jīng)切斷，由于其中的電容器的存在，變頻器的電源輸入線(xiàn)、直流端子和電動(dòng)機端子上仍然可能帶有電壓。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后，必須等待幾分鐘后，使變頻器放電完畢，才能開(kāi)始工作。還有的電工習慣于一發(fā)現變頻調速系統跳停，就立即用搖表對變頻器拖動(dòng)的電動(dòng)機進(jìn)行絕緣測試，從而判斷電動(dòng)機是否燒毀。這也是很危險的，易使變頻器被燒。因此，在電動(dòng)機與變頻器之間的電纜未斷開(kāi)前，絕對不能對電動(dòng)機進(jìn)行絕緣測試，也不能對已連接到變頻器的電纜進(jìn)行絕緣測試。
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