變頻調速裝置選用技巧
1 概述

變頻調速裝置能實現電動機的軟起動、軟停車、具有減少機械沖擊、減輕對電網的沖擊等諸多優點。我國作為一個能源短缺的國家，基恩尤為重要。《中國節能技術大綱》提出水泵風機類應大發揮其節能作用的要求，水泵風機類負載作為電氣設計中主要的用電設備，節約能源、降低消耗尤為重要。在給排水工程中，尤以水泵風機負載為多，因此在給排水工程中采用變頻調速技術，既可實現無極調速，滿足工藝過程中各項指標對電機速度控制的要求，保證工藝流程的相對穩定，又可實現節約能源、降低消耗，減少相關設備的啟停次數，延長設備使用壽命，并可解決由于工程實際運行規模與設計規模不一致帶來的運行過程的偏差，對協調各工藝流程間匹配關系，起到重要的調節作用，因此變頻調速技術在給排水工程中得到越來越廣泛的應用。

2 變頻調速節能特點

根據風機、水泵的揚程-流量特性曲線，按照工藝要求的流量，實現變速變流量控制，是很有效的節能方法。風機、水泵具有以下特點：

電機軸功率P和流量Q、揚程H之間的關系為:

P=K*H*Q/η

其中K為常數；η為效率。

它們與轉速N之間的關系為：

Q1/Q2=N1/N2

H1/H2=(N1/N2)²

P1/P2=(N1/N2)³

試中：Q1、Q2—流量，m³/s；N1、N2—轉速，r/min；P1、P2—功率，kw；H1、H2—揚程，m。

即流量與轉速成比例，而功率與流量的3次方成比例。由于風機、水泵一般用不調速的籠型電動機傳動，當流量需要改變時，用改變風門或閥門的開度進行控制，效率很低。若采用轉速控制，當流量減小時，所需功率近似按流量的3次方大幅度下降，節能效果非常明顯。

3 變頻器選用技巧及使用中應注意的一些問題

（1）變頻器選擇中，應按電動機的額定功率計額定電流、額定電壓綜合考慮，合理選擇變頻器的參數，使之與用電設備配套。有些機械配套的電動機屬于大電流、低轉速電機，在按額定功率選擇變頻器時，必須校核變頻器的額定電流與設備配套問題，一般來說，變頻器的額定電流至少應該大于電動機額定電流。必要時需選擇功率等級比配套電動機大一級的變頻器。

（2）對于一些需要較大起動力矩的重載起動設備，選擇變頻器時需特別注意，有限生產廠的變頻器分水泵風機類負載及恒轉矩類負載兩種，對于恒轉矩類負載或有較高靜態轉速精度要求的機械采用具有轉矩控制功能的高功能型變頻器則是比較理想的選擇。

（3）現在大部分生產廠商的變頻器均采用電壓源型，功率因數較高，可保證在0.95以上，在實際應用中應結合功率因數補償協同考慮，可不需額外增加補償裝置。集中補償的電容也可適當降低補償容量。但也有些生產廠變頻器為電流源型，變頻設備隨電機轉速的變化，功率因數變化幅度較大，需要考慮補償電容。

（4）大型電動機變頻裝置，特別是高壓變頻裝置向電網注入諧波分量應按國家《電能質量公用電網諧波》管理標準GB/T14549-93嚴格執行，特殊情況還需另行提成要求。在選用時應選擇相關附件，并對生產廠提出具體要求。

（5）變頻器選擇時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，需要增加出現電抗器、出現濾波器等其它以下附件來完成，在設計時就需要充分考慮。除這些變頻器本身的措施外，還需要采取一些相應的措施提高設備的可靠性（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）由于變頻器產生的高次諧波的影響，對補償電容的影響較大，在選擇電容器時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備。

（7）一些工藝過程控制的參數較多，需綜合各種信息綜合確定控制模型，變頻裝置應充分考慮與其他控制系統數據和信息通訊的能力，以便更好監測變頻器的各種工況及更合理的控制，充分發揮各種裝置在同一系統中綜合應用的潛能，達到動態互補、經濟運行的目的。

（8）變頻器安裝及接線中，應嚴格按照產品安裝使用手冊進行，各種輔助措施，如裝置環境條件的保證，接地安全措施均應預留到位，否則會直接影響變頻器的使用壽命和效率，還會造成對其它系統干擾現象。尤其對環境溫度的要求，特別重要，變頻器發熱量較大，安裝在柜內時要考慮散熱的要求，必要時需增設通風設備，對大功率變頻器應特殊考慮。

（9）針對高壓變頻器在選用時要考慮電壓等級，尤其在選用進口高壓變頻調速裝置時需注意，現在大多數進口高壓變頻調速裝置均為6KV設備，而國內標準電壓等級為10KV，在選擇設備時需注意，國產變頻調速裝置大部分為10KV級，可放心選用；也可選擇輸入為10KV輸出為6KV的進口變頻調速裝置，但在訂購電動機時需選擇6KV電動機。

（10）當變頻器用于控制并聯的幾臺電機時（一拖多），必須考慮變頻器到電動機的電纜長度總和應在變頻器允許范圍之內，如果超過規定值，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電動機的電流、過載保護，此時需在每臺電動機控制回路中加裝相應的保護元件。

（11）對于一些特殊的應用場合，如高溫、高海拔、高開關頻率等環境，會引起變頻器的降容，在選擇變頻器時需放大一檔選擇。

（12）在選擇變頻器時，一定要注意其防護等級是否與現場情況相匹配。否則現場的灰塵、腐蝕性氣體等會影響變頻器的長久運行；另外在驅動防爆電動機時，一般變頻器均沒有防爆結構，應將變頻器設置在危險場所之外。

實踐證明采用變頻調速技術，不僅節約能源，而且對于提高整個系統的自動化水平，減輕工人的勞動強度，降低維修費用，延長設備使用壽命和檢修周期，減輕電動機頻繁起動對電網的沖擊等各個方面，都有顯著效果。在電氣設計中應大力推廣應用。由于變頻器生產廠較多，各家性能均有所不同，在實際選用時還需根據不同廠家變頻器的性能合理選用。