摘要：机电设备包括机械电气和自动化设备，成为人们生活中不可或缺的产品，显著提升了劳动生产率，改善生产环境。随着技术的不断提升，现代设备发展的新阶段也让电力机电设备实现了技术创新。变频节能技术的出现，改变了供电频率，起到了调节负载和降低功耗的作用，不仅减少了设备损耗，还可以延长设备的使用周期，进一步完善了机电设备的使用条件。
关键词：电力机电设备；变频节能技术；应用分析
0.引言
能源问题成为了影响社会发展的主要问题，可持续发展理念下，节能降耗的措施必须落实到位，才能更好地利用现代化技术来建设资源节约型社会。变频节能技术可以改善机电设备的性能，起到节约能源的效果。因而，本文旨在对变频节能技术进行分析，并他那就其在电力机电设备中的应用模式。
1.变频节能技术的相关内容
1.1 技术理论
变频节能技术实际上就是将设备中固定频率的交流电转化为可以改变和利用的资源，尤其是变频调速技术成为了发展速度最快的技术，综合了机械设备和强弱电的相关优势，以半导体元件作为载体，将工频信号电流转变为其它不同频率，将交流电转变为直流电，从而实现对电压和电流的控制。一般情况下，变频技术能够保障电力机电设备的平稳运行，发挥调节功能来减少设备的使用小号，增加其使用周期与工作效率。
1.2 变频节能技术要点
变频节能技术可以从流体力学的角度展开分析。由于流量和转速之间存在着密切联系，在电机功率不改变的前提下，转速会随着流量的下降而发生改变，功率也会有下降情况。相比而言，功率因数的降低会影响电网功率，产生电能浪费，也加大了设备的消耗。变频节能技术这通过调速设备提升电能的使用功率，其软启动功能也能让启动电流与最大电流值保持合理范围，处于额定电流之下，减少电网和设备受到的冲击，减少设备的无故损耗情况[1]。
1.3 变频节能技术的作用
变频节能技术的最大特点在于提升电力机电设备的使用质量。由于设备启动时不会受到严重的冲击，变频器以脉动断续方式来获取电流，电压发生畸变，电网存在高次谐波的干扰情况，此时，可以简单地实现对电动机运转方向的控制，让速度变化均从较低的频率展开，不会对设备产生严重影响。另外，调速系统制动中变频器可以执行回馈，其直流制动的功能并不需要额外地增加可控制电路。
2.变频节能技术在电力机电设备中的应用
变频器主要用于机电设备的转速调节，除了转速调整的性能歪还具有良好的节能效果，是未来企业进行技术改造的主要方向，其在电力机电设备中的应用可以从以下几个方面展开。
2.1 煤矿机械
采煤工作是我国煤矿的日常工作，煤矿机械成为了主要的辅助开采方案。以采煤机为例，我国新阶段的交流变频调速采煤技术得到了广泛使用，并处于世界技术的领先水平，可以对工作面进行大范围控制，并保持原有速度不发生改变，相对来说，这样的结构模式比较简单，工作人员可以进行针对性地控制[2]。此外，在矿井的自动化调频工作中，变频节能技术的作用显而易见。当设备接收到指令时，如果此时处于低频状态，电机启动后可以设定好频率，当启动电流打到设定值时实现风量闭环控制。电机变送机可以将电路信号转换后送入CPU内部的功能存储器当中，在每个采煤周期与内部电流的设定值进行对比，一旦发现数据异常时可以进行保护。
另外，变频节能技术在胶带运输机的应用同样关键。胶带机软启动的时间可以通过变频机输出电流频率的更改来实现，将输出电流频率设置为0Hz即可。另外，胶带机启动过程中受到的部件冲击同样可以利用变频来避免。例如受限于工作环境，胶带机时常出现故障情况，如果耦合器在软启动过程中速度过快，必然导致电机过载，对于联轴器、滚筒等设备的影响程度较大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在利用变频器调节之后，可以在启动过程中控制频率，实现小电流下的大功率输出。
2.2 流体负荷
流体负荷的应用主要是指风机与泵方面的应用。尤其是风机方面，煤矿特殊的工作环境下，变频调速装置可以大幅降低风机转速，并更好地适应工作环境，在能耗上也能实现降低，起到节约成本的效果。另外，在给水方面，变频节能技术可以更灵活地控制抽水泵的运行速度，让井下的液位面处于稳定状态，便于对设备进行合理使用，减少过度损耗[3]。
例如某矿采用的通风机变频技术控制改造方案，采用PLC进行了自动化的综合管理模式，在软启动方面更加稳定，尤其是在风机切换与风量调节工作方面，可以在5分钟之内完成，大幅简化了设备操作时的程序，保障了风机的安全运行，每年节约的电能与成本也更好地促进了企业的可持续发展。
2.3 电动机应用
电动机是目前矿井的主要牵引设备，但一直以来我国采用的是故障发生率较高的直流电动机，并使用触头电阻调速方式，无论是耗电量还是技术复杂性都相对较高。变频节能技术的应用下，融合了技术优势，选择了节能效果更显著的变频调速器，在驱动技术上进行了优化和调整。由于井下作业的特殊性，电机车需要一直保持系统的启动与制动状态，速度的变化还会因路况发生改变。对于电动机来说，对于其转矩与过载能力有了更高的要求。所以，调速系统应该保持四象限运行的能力，才可以在负载转矩增大的前提下降低转速，维持电动机输出功率的稳定，不会因为过度承受负载而影响设备的使用[4]。尤其是在高速运行的状态下，不需要考虑其它参数，只需要考虑电动机的定值电阻，便可以实现对整个调速系统结构的管理和控制。
2.4 空气压缩机
空气压缩机是目前工业生产中最常见的动力能源设备，但传统空气压缩机的工作模式只有满载与卸载，即便是在卸载状态下，设备消耗电能的情况依然存在，电能浪费情况严重。此时，就需要通过变频节能技术的应用对空气压缩机进行技术改造，通过对气压信息与用气量的调整来影响电机输出功率，从而减少设备空转产生的浪费现象。以控制功能为例，变频器可以选择控制不同的空压机，如果一台空压机处于变频控制状态，则另一台空压机可以处于工频控制状态。系统会对生产需求进行判断，若只需要一台空压机就能满足生产需求，会停止另一台空压机的工作，只保留节能控制的功能，根据用气需求来调整输出功率。而气泵的功率都能成为有用功，让电能处于合理的工作状态内，不仅提升了系统工作效率与稳定性，还延长了空压使用寿命，达到了稳定的节能效果。值得一提的是变频节能技术还能降低空气压缩机的误差产生，显著提升控制精度。
在变频器的选择方面，原则上变频器是控制系统的核心部件，应该为每一台空气压缩机配置一台变频器，实现对生产的全过程管理，根据用气需求来自动调压。但考虑到成本因素，系统只给其中一台空压机配置了变频器，不过其它空压机能通过PLC多重控制模式来进行管理，同样实现了变频管理要求。需要注意的要点在于传统空压机的内置电击为非变频电机，考虑到系统的正常工作情况，应该将系统的输出频率控制在25Hz以上，满足控制要求，提升系统安全性。
3.结语
变频节能技术在设备中实现了广泛运用，在电力机电设备的使用过程中发挥了显著的保障效果。为了促进技术的进一步完善，工作人员还应该基于技术本身展开深入研究，重点发挥技术优势，扩大技术应用的领域，在更大的范围内实现能源节约、成本节约和工作效率提升。
参考文献
[1]赵炎华,姚中海,陈正轮. 电力机电设备中变频节能技术的应用分析[J]. 文摘版：工程技术,2015(41):150-150.
[2]杨学琴. 我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析[J]. 企业技术开发月刊,2015,34(30):19-20.
[3]胡书琴,张九根. 变频节能技术在中央空调水系统中的应用研究[J]. 电气应用,2007,26(9):128-131.
[4]伦杰慧,张立君,孙宏亮. 试论煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J]. 科学技术创新,2013(10):95-95.
论文作者:黄燚彬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
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