變頻器：實現(xiàn)電機節(jié)能的最佳利器

    變頻調(diào)速是三種電機調(diào)速方式中的最佳選擇。目前，對電機進行調(diào)速，主要通過三種途徑：

    第一種，機械調(diào)速。

　　機械調(diào)速方法有電磁離合器、液力耦合器和液粘離合器三類，其中使用最多的是液力耦合器，即在電機和負載之間串入一個液力耦合裝置，通過液面的高低調(diào)節(jié)電機和負載之間耦合力的大小，實現(xiàn)負載的速度調(diào)節(jié)。上世紀90年代，液力耦合器在高壓大容量籠型電機拖動的風機、泵類上使用的較多。由于它的調(diào)速范圍有限（99%～30%）、調(diào)速精度不夠高、效率較低、只能單機使用、故障時必須停機修理等缺陷，使用范圍很窄，使用量也非常有限。

　　第二種，串級調(diào)速方式。

　　串級調(diào)速必須采用繞線式異步電動機，將轉子繞組的一部分能量通過整流、逆變再送回到電網(wǎng)，這樣相當于調(diào)節(jié)了轉子的內(nèi)阻，從而改變了電動機的滑差。由于轉子的電壓和電網(wǎng)的電壓一般不相等，所以向電網(wǎng)逆變需要一臺變壓器，為了節(jié)省這臺變壓器，現(xiàn)在國內(nèi)市場應用中普遍采用內(nèi)饋電機的形式，即在定子上再做一個三相的輔助繞組，專門接受轉子的反饋能量，輔助繞組也參與做功，這樣主繞組從電網(wǎng)吸收的能量就會減少，達到調(diào)速節(jié)能的目的。由于在工業(yè)生產(chǎn)中繞線電動機的使用量不多，串級調(diào)速方式的應用范圍也較窄。

　　第三，變頻調(diào)速方式。

　　變頻調(diào)速就是通過變頻器改變供電頻率，從而實現(xiàn)對電動機轉速的調(diào)節(jié)，提高電氣傳動系統(tǒng)的運行效率。從電流的變化方式來看，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交－直－交變頻器。從電壓高低的分類方面來看，我國習慣上把額定電壓在3kV到10kV之間的電動機稱為高壓電機，因此一般把針對3kV至10kV高電壓環(huán)境下運行的電動機而開發(fā)的變頻器稱為高壓變頻器，國外則從輸電電壓和用電電壓的角度考慮，通常將之稱為中壓變頻器。從調(diào)速效果看，使用變頻器調(diào)速是最好的調(diào)速技術，它的調(diào)速范圍最寬，可達到100%～5%；調(diào)速精度最高，可達到±0.5%。由于它是無級調(diào)速，可實現(xiàn)電機的軟起動和整個生產(chǎn)系統(tǒng)的全自動控制。

　　相比其他兩種調(diào)速方式，變頻調(diào)速具有效率高、調(diào)速范圍寬、調(diào)節(jié)平滑等優(yōu)點，可實現(xiàn)軟起，避免對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，一套變頻器可以對多臺電機調(diào)速，發(fā)生故障可以切換到工頻電源繼續(xù)工作而不影響生產(chǎn)等，而且發(fā)揮著提升工藝控制水平和提高生產(chǎn)效率的顯著作用，是最理想的調(diào)速裝置。尤其是具備矢量控制和能量回饋等功能的高性能高壓變頻器，被廣泛應用于如軋鋼機、礦井提升機、電氣機車牽引系統(tǒng)、船舶驅動等工業(yè)用途和高端軍事用途，以實現(xiàn)更為復雜的精密電機調(diào)速和工藝控制，達到改善生產(chǎn)工藝的目的。