變頻調(diào)速裝置選用技巧
1 概述

變頻調(diào)速裝置能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)、軟停車、具有減少機(jī)械沖擊、減輕對(duì)電網(wǎng)的沖擊等諸多優(yōu)點(diǎn)。我國作為一個(gè)能源短缺的國家，基恩尤為重要。《中國節(jié)能技術(shù)大綱》提出水泵風(fēng)機(jī)類應(yīng)大發(fā)揮其節(jié)能作用的要求，水泵風(fēng)機(jī)類負(fù)載作為電氣設(shè)計(jì)中主要的用電設(shè)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(fēng)機(jī)負(fù)載為多，因此在給排水工程中采用變頻調(diào)速技術(shù)，既可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，滿足工藝過程中各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)電機(jī)速度控制的要求，保證工藝流程的相對(duì)穩(wěn)定，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、降低消耗，減少相關(guān)設(shè)備的啟停次數(shù)，延長設(shè)備使用壽命，并可解決由于工程實(shí)際運(yùn)行規(guī)模與設(shè)計(jì)規(guī)模不一致帶來的運(yùn)行過程的偏差，對(duì)協(xié)調(diào)各工藝流程間匹配關(guān)系，起到重要的調(diào)節(jié)作用，因此變頻調(diào)速技術(shù)在給排水工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

2 變頻調(diào)速節(jié)能特點(diǎn)

根據(jù)風(fēng)機(jī)、水泵的揚(yáng)程-流量特性曲線，按照工藝要求的流量，實(shí)現(xiàn)變速變流量控制，是很有效的節(jié)能方法。風(fēng)機(jī)、水泵具有以下特點(diǎn)：

電機(jī)軸功率P和流量Q、揚(yáng)程H之間的關(guān)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(guān)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(yáng)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(fēng)機(jī)、水泵一般用不調(diào)速的籠型電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，當(dāng)流量需要改變時(shí)，用改變風(fēng)門或閥門的開度進(jìn)行控制，效率很低。若采用轉(zhuǎn)速控制，當(dāng)流量減小時(shí)，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(yīng)注意的一些問題

（1）變頻器選擇中，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定功率計(jì)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(shè)備配套。有些機(jī)械配套的電動(dòng)機(jī)屬于大電流、低轉(zhuǎn)速電機(jī)，在按額定功率選擇變頻器時(shí)，必須校核變頻器的額定電流與設(shè)備配套問題，一般來說，變頻器的額定電流至少應(yīng)該大于電動(dòng)機(jī)額定電流。必要時(shí)需選擇功率等級(jí)比配套電動(dòng)機(jī)大一級(jí)的變頻器。

（2）對(duì)于一些需要較大起動(dòng)力矩的重載起動(dòng)設(shè)備，選擇變頻器時(shí)需特別注意，有限生產(chǎn)廠的變頻器分水泵風(fēng)機(jī)類負(fù)載及恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載兩種，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的機(jī)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(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合功率因數(shù)補(bǔ)償協(xié)同考慮，可不需額外增加補(bǔ)償裝置。集中補(bǔ)償?shù)碾娙菀部蛇m當(dāng)降低補(bǔ)償容量。但也有些生產(chǎn)廠變頻器為電流源型，變頻設(shè)備隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，功率因數(shù)變化幅度較大，需要考慮補(bǔ)償電容。

（4）大型電動(dòng)機(jī)變頻裝置，特別是高壓變頻裝置向電網(wǎng)注入諧波分量應(yīng)按國家《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》管理標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93嚴(yán)格執(zhí)行，特殊情況還需另行提成要求。在選用時(shí)應(yīng)選擇相關(guān)附件，并對(duì)生產(chǎn)廠提出具體要求。

（5）變頻器選擇時(shí)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(shè)計(jì)時(shí)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(yīng)的措施提高設(shè)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(duì)補(bǔ)償電容的影響較大，在選擇電容器時(shí)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(shè)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(yīng)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(yīng)用的潛能，達(dá)到動(dòng)態(tài)互補(bǔ)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

（8）變頻器安裝及接線中，應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品安裝使用手冊進(jìn)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(yīng)預(yù)留到位，否則會(huì)直接影響變頻器的使用壽命和效率，還會(huì)造成對(duì)其它系統(tǒng)干擾現(xiàn)象。尤其對(duì)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(shí)要考慮散熱的要求，必要時(shí)需增設(shè)通風(fēng)設(shè)備，對(duì)大功率變頻器應(yīng)特殊考慮。

（9）針對(duì)高壓變頻器在選用時(shí)要考慮電壓等級(jí)，尤其在選用進(jìn)口高壓變頻調(diào)速裝置時(shí)需注意，現(xiàn)在大多數(shù)進(jìn)口高壓變頻調(diào)速裝置均為6KV設(shè)備，而國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)為10KV，在選擇設(shè)備時(shí)需注意，國產(chǎn)變頻調(diào)速裝置大部分為10KV級(jí)，可放心選用；也可選擇輸入為10KV輸出為6KV的進(jìn)口變頻調(diào)速裝置，但在訂購電動(dòng)機(jī)時(shí)需選擇6KV電動(dòng)機(jī)。

（10）當(dāng)變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺(tái)電機(jī)時(shí)（一拖多），必須考慮變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜長度總和應(yīng)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(hù)電動(dòng)機(jī)的電流、過載保護(hù)，此時(shí)需在每臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制回路中加裝相應(yīng)的保護(hù)元件。

（11）對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫、高海拔、高開關(guān)頻率等環(huán)境，會(huì)引起變頻器的降容，在選擇變頻器時(shí)需放大一檔選擇。

（12）在選擇變頻器時(shí)，一定要注意其防護(hù)等級(jí)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(huì)影響變頻器的長久運(yùn)行；另外在驅(qū)動(dòng)防爆電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般變頻器均沒有防爆結(jié)構(gòu)，應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險(xiǎn)場所之外。

實(shí)踐證明采用變頻調(diào)速技術(shù)，不僅節(jié)約能源，而且對(duì)于提高整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低維修費(fèi)用，延長設(shè)備使用壽命和檢修周期，減輕電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊等各個(gè)方面，都有顯著效果。在電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)大力推廣應(yīng)用。由于變頻器生產(chǎn)廠較多，各家性能均有所不同，在實(shí)際選用時(shí)還需根據(jù)不同廠家變頻器的性能合理選用。