變頻器：實(shí)現(xiàn)電機(jī)節(jié)能的最佳利器

    變頻調(diào)速是三種電機(jī)調(diào)速方式中的最佳選擇。目前，對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，主要通過(guò)三種途徑：

    第一種，機(jī)械調(diào)速。

　　機(jī)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(lèi)，其中使用最多的是液力耦合器，即在電機(jī)和負(fù)載之間串入一個(gè)液力耦合裝置，通過(guò)液面的高低調(diào)節(jié)電機(jī)和負(fù)載之間耦合力的大小，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的速度調(diào)節(jié)。上世紀(jì)90年代，液力耦合器在高壓大容量籠型電機(jī)拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)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(jī)使用、故障時(shí)必須停機(jī)修理等缺陷，使用范圍很窄，使用量也非常有限。

　　第二種，串級(jí)調(diào)速方式。

　　串級(jí)調(diào)速必須采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)，將轉(zhuǎn)子繞組的一部分能量通過(guò)整流、逆變?cè)偎突氐诫娋W(wǎng)，這樣相當(dāng)于調(diào)節(jié)了轉(zhuǎn)子的內(nèi)阻，從而改變了電動(dòng)機(jī)的滑差。由于轉(zhuǎn)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(tái)變壓器，為了節(jié)省這臺(tái)變壓器，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用中普遍采用內(nèi)饋電機(jī)的形式，即在定子上再做一個(gè)三相的輔助繞組，專門(mén)接受轉(zhuǎn)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(huì)減少，達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的。由于在工業(yè)生產(chǎn)中繞線電動(dòng)機(jī)的使用量不多，串級(jí)調(diào)速方式的應(yīng)用范圍也較窄。

　　第三，變頻調(diào)速方式。

　　變頻調(diào)速就是通過(guò)變頻器改變供電頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，提高電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。從電流的變化方式來(lái)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(lèi)，目前國(guó)內(nèi)大都使用交－直－交變頻器。從電壓高低的分類(lèi)方面來(lái)看，我國(guó)習(xí)慣上把額定電壓在3kV到10kV之間的電動(dòng)機(jī)稱為高壓電機(jī)，因此一般把針對(duì)3kV至10kV高電壓環(huán)境下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)而開(kāi)發(fā)的變頻器稱為高壓變頻器，國(guó)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(shù)，它的調(diào)速范圍最寬，可達(dá)到100%～5%；調(diào)速精度最高，可達(dá)到±0.5%。由于它是無(wú)級(jí)調(diào)速，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起動(dòng)和整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的全自動(dòng)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(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)軟起，避免對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，一套變頻器可以對(duì)多臺(tái)電機(jī)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(yīng)用于如軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)、電氣機(jī)車(chē)牽引系統(tǒng)、船舶驅(qū)動(dòng)等工業(yè)用途和高端軍事用途，以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的精密電機(jī)調(diào)速和工藝控制，達(dá)到改善生產(chǎn)工藝的目的。