（广东电网有限责任公司东莞供电局 东莞 523008）
摘要：当前，电机是我国主要的工业耗电设备。实施电机变频节能改造，对提升电能使用效率、降低企业能耗成本、实现节能减排具有明显的效果。同时，电机变频的软启动功能有助提高用电设备的功率因素，减轻对电网的冲击，是对供电企业、客户及社会多方共赢的有效措施，值得在全社会推广应用，并成为供电企业主动承担社会责任、服务客户节能增值的重要举措之一。
关键词：电机变频节能改造
引言
当前，电机是我国主要的工业耗电设备，据清华大学电机权威人士统计，我国电机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，约占工业耗电量的80%。另外据统计，对于塑胶行业的电费成本，约占整个生产成本的20%～50%。在发达国家，变频器在电机投用的普及率已达到 80%，而我国变频器的运用还在起步阶段，普及率不到10%。从以上可以看出，变频调速系统有利于我国的电能消耗的节约，同时在我国有着非常巨大的市场需求。电机变频节能已成为各级政府节能降耗政策的覆盖对象，也是供电企业节能服务的重点关注领域之一。
1.电机变频节能技术适用领域
从应用领域来说，国内变频调速技术在经过几年的应用推广下已得到了较快的发展，变频调速技术的领域已初步涉及到电子、机械、石化、冶炼、纺织、汽车等多种行业，应用范围已覆盖注塑机、空压机、空调、恒压供水、纺织机等各种交流电机设备。
从发展区域来说，变频调速技术的应用在我国沿海省份和南方城市发展较快，目前已有向内地快速渗透的趋势。
2.电机变频调速节能效果及特点
变频控制传动调速对于负载性质和负载率的不同，节电率也是不同，低压变频控制设备，一般负载率在0.5左右时，节电率在20～47％左右。比如定量泵注塑机、排污填水池电机、给氧风机等等，空调水泵基本上平均节电率都在25～60％左右。低压设备变频调速改造投资少、见效快，投资回报期基本上在一年左右。高压变频设备干扰性很小，控制技术较高，输出电压波形近似正弦波形，但设备体积较大，安装调试都比较复杂。
1）调速节能
为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。 当电机转速从 N1 变到 N2时，其电机轴功率 （P）的变化关系如下： P2／ P1 = （N2/N1）3 ，由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。
2）无功补偿节能
无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
额定功率P= ×额定电流IN×额定电压UN×功率因数COSФ功率因数越高的电机在变频使用当中，其被调节的能力越强，也就是说其节电空间的变化可以接近理论值。
3）软启动节能
由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于（4-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
变频可以省电这是不可磨灭的事实，在某些情况下可以节电40%以上，但是某些情况还会比不接变频器浪费！
变频器是通过轻负载降压实现节能的，拖动转距负载由于转速没有多大变化，即便是降低电压，也不会很多，所以节能很微弱，但是用在风机环境就不同了，当需要较小的风量时刻，电机会降低速度，我们知道风机的耗能跟转速的1.7次方成正比，所以电机的转距会急剧下降，节能效果明显。如果我们用在油井上，就会因为在返程使用制动电阻白白浪费很多电能反而更废电。
当然，如果环境要求必须调速，变频器节能效果还是比较明显的。不调速的场合变频器不会省电，只能改善功率因数。
4）电机变频自控系统具有以下特点：
•调速范围宽，可以使普通异步电动机实现无级调速，调速精度大大提
•启动电流小，而启动转矩大；
•启动平滑，消除机械的冲击力，保护机械设备；可代替软启动器；
•对电机具有保护功能，降低电机的维修费用；
•具有显著的节电效果；当频率下降时，功率也会下降，所以耗能也有所降低，其节能效果非常明显
•通过调节电压和频率的关系方便的实现恒转矩或者恒功率调速。平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全
•电机正反向无需通过接触器切换
•非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制
•系统简单，容易实现
•可提升功率因数
3.电机变频节能实例
许多行业、如钢铁、有色、石油、石化、化工、纺织、机械、电力、建材、医药、煤炭、造纸、卷烟、酒店、自来水等行业都在许多设备中采用交流电机变频调速技术，产生节电及增产的效果，下面举几个变频类型的例子：
实例 1、空调类负载
家庭用空调只有0.5HP、1HP、2HP、3HP等，而工厂和宾馆的空调容量要大的多，节电明显。 空调节能率在25%以上。
实例 2、电梯高架游览车类负载
由于电梯是载人工具，要求拖动系统可靠，又要频繁的加减速和正反转，电梯动态特性和可靠性的提高，便增加了电梯乘坐的安全感、舒适感和效率。过去电梯调速直流居多，近几年逐渐转为交流电机变频调速，无论是日本，还是德国。我国不少电梯厂都争先恐后的用变频调速来装备电梯。如上海三菱、广州日立、青岛富士、天津奥的斯均采用交流变频调速。不少原来生产的电梯也进行变频改造。
实例 3 、注塑机类负载
注塑机是塑料加工成型的关键设备，数量多，耗电大。过去的节电方式多为通过△型转换 Y 型（星型）来节电的，效果一般。采用变频器调速不改变注塑机原来的结构，控制油泵几个过程的压力或流量（如锁模、合模、射胶、保压、脱模、退模等），可节电20%～52%，较好的取代过去的比例阀节流调速方式，大幅度降低能耗，珠三角的不少注塑厂都进行了变频改造。改造注塑机时，要注意合模加速，否则产量降低；注意输入端和输出端的谐波干扰。
结束语
电机变频技术是电机节能的主要关键技术，具有广泛的经济性、适用性及社会节能效益，具有非常可观的市场前景及现实意义。供电企业作为面向社会的能源供应商及节能减排倡导者，应加强对电机变频技术及其典型案例的研究和推广应用，引导用电客户更好地节能降耗、节约生产成本，为助推产业转型升级、建设绿色美丽中国探索更多可行经验。
参考文献
[1]张燕宾著，变频调速应用技术，北京，机械工业出版社 2005,97-132.
[2]王树编著，变频调速系统设计与应用，北京，机械工业出版社，2005,110-168.
论文作者:陈妙玲
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/24
标签：电机论文; 节能论文; 功率论文; 功率因数论文; 变频调速论文; 变频器论文; 设备论文; 《电力设备》2016年第2期论文;