摘 要：本文介紹了用電設備的能耗現狀和構成，通過計算詳細闡述了變頻和軟啟動的節能原理。并列舉變頻器在風機和水泵控制中的節能優勢和電機軟啟動有效抗擊電網尖峰電壓的過程。

關鍵詞：變頻器 軟啟動 節能

一、 引言

　　隨著工業化腳步的加快，節能降耗的形式越來越嚴峻，一些能降低工業損耗的電子產品都涌現出來。變頻器和軟啟動器的應用領域是越來越廣，使用也是越發頻繁。在電機和風機的控制中，變頻調速和軟啟動節能效果非常明顯。

二、 電力能耗分析

　　為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。電機不能在滿負荷下運行，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費，在生產過程中，由于電機的負荷變化范圍很大，必須實時調節風機水泵等的流量。目前調節流量的方式多為調節閥調節，這種調節方式僅僅是改變了通道的通流阻抗，而電動機的輸出功率并沒有多大改變，往往是電機在全速運行，調節閥通過節流來控制生產的需要，實際上是人為增加阻力辦法達到調節目的，這種節流調節方法浪費大量電能。當風量減少風機轉速下降時，其電動機輸入功率迅速降低。例如風量下降到80%，轉速n也下降到80%時，其軸功率則下降到額定功率51%;若風量下降到50%，軸功率將下降到額定功率13%，其節電潛力非常大。

　　在電機全壓啟動時，由于電機的啟動力矩需要，要從電網吸收 7 倍的電機額定電流，而大的啟動電流即浪費電力，對電網的電壓波動損害也很大，增加了線損和變損。過大的起動轉矩產生機械沖擊，對被帶動的設備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使連軸器損壞、皮帶撕裂等。造成機械傳動部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命從而增加維護工作量。電機硬啟動對電網造成嚴重的沖擊，而且還會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用軟啟動裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節省了設備的維護費用。電機啟動時啟動電流可從0 —— 電機額定電流逐步增加，減少了啟動電流對電網的沖擊，節約了電費，也減少了啟動慣性對設備的大慣量的轉速沖擊，延長了設備的使用壽命。

三、 變頻節能分析

　　3.1變頻器的工作原理

　　交流電動機的同步轉速表達式位：

　　n=60 f（1-s）/p 式（1）

　　式中　 n———異步電動機的轉速;

　　f———異步電動機的頻率;

　　s———電動機轉差率;

　　p———電動機極對數。

　　由式（1）可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。

　　變頻器的作用是通過改變電源的頻率來改變電機的轉速，也就是通常所說的變頻調速。變頻器分為交直交、交交變頻兩大類。目前交直交變頻使用比較廣泛，它由順變器、中間濾波環節、逆變器三部分組成。順變器的作用是將定壓定頻的交流電變換為可調直流電，通過電壓型或電流型濾波器為逆變器提供直流電源。逆變器將直流電源變為可調頻率的交流電。順變器和逆變器都是晶閘管三相橋式電路。濾波器由電容或電抗器組成，為逆變器提供穩定的電壓源或電流源。

　　3.2變頻器的節能方式