變頻器實(shí)際應用中的應用誤區

誤區1：使用變頻器都能節電

一些文獻宣稱(chēng)變頻調速器是節電控制產(chǎn)品，給人的感覺(jué)是只要使用變頻調速器都能節電。

實(shí)際上，變頻調速器之所以能夠節電，是因為其能對電動(dòng)機進(jìn)行調速。如果說(shuō)變頻調速器是節電控制產(chǎn)品的話(huà)，那么所有的調速設備也都可以說(shuō)是節電控制產(chǎn)品。變頻調速器只不過(guò)比其它調速設備效率和功率因數略高罷了。

變頻調速器能否實(shí)現節電，是由其負載的調速特性決定的。對于離心風(fēng)機、離心水泵這類(lèi)負載，轉矩與轉速的平方成正比，功率與轉速的立方成正比。只要原來(lái)采用閥門(mén)控制流量，且不是滿(mǎn)負荷工作，改為調速運行，均能實(shí)現節電。當轉速下降為原來(lái)的80%時(shí)，功率只有原來(lái)的51.2%?？梢?jiàn)，變頻調速器在這類(lèi)負載中的應用，節電效果最為明顯。對于羅茨風(fēng)機這類(lèi)負載，轉矩與轉速的大小無(wú)關(guān)，即恒轉矩負載。若原來(lái)采用放風(fēng)閥放走多余風(fēng)量的方法調節風(fēng)量，改為調速運行，也能實(shí)現節電。當轉速下降為原來(lái)的80%時(shí)，功率為原來(lái)的80%。比在離心風(fēng)機、離心水泵中的應用節電效果要小得多。對于恒功率負載，功率與轉速的大小無(wú)關(guān)。水泥廠(chǎng)恒功率負載，如配料皮帶秤，在設定流量一定的條件下，當料層厚時(shí)，皮帶速度減慢；當料層薄時(shí)，皮帶速度加快。變頻調速器在這類(lèi)負載中的應用，不能節電。

與直流調速系統比較，直流電動(dòng)機比交流電動(dòng)機效率高、功率因數高，數字直流調速器與變頻調速器效率不相上下，甚至數字直流調速器比變頻調速器效率略高。所以，宣稱(chēng)使用交流異步電動(dòng)機和變頻調速器比使用直流電動(dòng)機和直流調速器要節電，理論和實(shí)踐證明，這是不正確的。

誤區2：變頻器的容量選擇以電動(dòng)機額定功率為依據

相對于電動(dòng)機來(lái)說(shuō)，變頻調速器的價(jià)格較貴，因此在保證安全可靠運行的前提下，合理地降低變頻調速器的容量就顯得十分有意義。

變頻調速器的功率指的是它適用的4極交流異步電動(dòng)機的功率。

由于同容量電動(dòng)機，其極數不同，電動(dòng)機額定電流不同。隨著(zhù)電動(dòng)機極數的增多，電動(dòng)機額定電流增大。變頻調速器的容量選擇不能以電動(dòng)機額定功率為依據。同時(shí)，對于原來(lái)未采用變頻器的改造項目，變頻調速器的容量選擇也不能以電動(dòng)機額定電流為依據。這是因為，電動(dòng)機的容量選擇要考慮最大負荷、富裕系數、電動(dòng)機規格等因素，往往富裕量較大，工業(yè)用電動(dòng)機常常在50%～60%額定負荷下運行。若以電動(dòng)機額定電流為依據來(lái)選擇變頻調速器的容量，留有富裕量太大，造成經(jīng)濟上的浪費，而可靠性并沒(méi)有因此得到提高。

對于鼠籠式電動(dòng)機，變頻調速器的容量選擇應以變頻器的額定電流大于或等于電動(dòng)機的最大正常工作電流1.1倍為原則，這樣可以最大限度地節約資金。對于重載起動(dòng)、高溫環(huán)境、繞線(xiàn)式電動(dòng)機、同步電動(dòng)機等條件下，變頻調速器的容量應適當加大。

對于一開(kāi)始就采用變頻器的設計中，變頻器容量的選擇以電動(dòng)機額定電流為依據無(wú)可厚非。這是因為此時(shí)變頻器容量不能以實(shí)際運行情況來(lái)選擇。當然，為了減少投資，在有些場(chǎng)合，也可先不確定變頻器的容量，等設備實(shí)際運轉一段時(shí)間后，再根據實(shí)際電流進(jìn)行選擇。內蒙古某水泥公司24×13m水泥磨二級粉磨系統中，有1臺國產(chǎn)N－1500型O－Sepa高效選粉機，配用電動(dòng)機型號為Y2－315M－4型，電動(dòng)機功率為132kW，卻選用FRN160－P9S－4E型變頻器，這種變頻器適用于4極、功率為160kW電動(dòng)機。投入運行后，最大工作頻率48Hz，電流只有180A，不到電動(dòng)機額定電流的70%，電動(dòng)機本身已有相當的富裕量。而變頻器選用規格又比拖動(dòng)電動(dòng)機大1個(gè)等級，造成不應有的浪費，可靠性不會(huì )因此而提高。

安徽巢湖水泥廠(chǎng)3號石灰石破碎機，其喂料系統采用1500×12000板式喂料機，拖動(dòng)電動(dòng)機選用Y225M－4型交流電動(dòng)機，電動(dòng)機額定功率45kW，額定電流為84.6A。在進(jìn)行變頻調速改造前，通過(guò)測試發(fā)現，板式喂料機拖動(dòng)電動(dòng)機正常運行時(shí)，三相平均電流僅30A，只有電動(dòng)機額定電流的35.5%。為了節省投資，選用ACS601－0060－3型變頻器，該變頻器額定輸出電流為76A，適用于4極、功率為37kW電動(dòng)機，取得了較好的使用效果。

這2個(gè)例子一反一正說(shuō)明了，對于原來(lái)未采用變頻器的改造項目，變頻器的容量以實(shí)際工況為依據來(lái)選擇可大幅度減少投資。

誤區3：用視在功率計算無(wú)功補償節能收益

用視在功率計算無(wú)功補償節能效果。如文獻[1]原系統風(fēng)機工頻滿(mǎn)載工作時(shí)，電動(dòng)機運行電流為289A，采用變頻調速時(shí)，50Hz滿(mǎn)載運行時(shí)的功率因數約為0.99，電流是257A，這是由于變頻器內部濾波電容產(chǎn)生改善功率因數的作用。節能計算如下：ΔS=UI=×380×(289－257)=21kVA

因此該文認為其節能效果約為單機容量的11%左右。

實(shí)際分析：S即表示視在功率，即電壓與電流的乘積，電壓相同時(shí)，視在功率節約百分比與電流節約百分比是一回事。在有電抗的電路中，視在功率只是反映了配電系統的允許最大輸出能力，而不能反映電動(dòng)機實(shí)際消耗的功率。電動(dòng)機實(shí)際消耗的功率只能用有功功率表示。在該例中，雖用實(shí)際電流計算，但計算的是視在功率，而不是有功功率。我們知道，電動(dòng)機實(shí)際消耗的功率是由風(fēng)機及其負載決定的。功率因數的提高并沒(méi)有改變風(fēng)機的負載，也沒(méi)有提高風(fēng)機的效率，風(fēng)機實(shí)際消耗的功率沒(méi)有減少。功率因數提高后，電動(dòng)機運行狀態(tài)也沒(méi)有改變，電動(dòng)機定子電流并沒(méi)有減少，電動(dòng)機消耗的有功功率和無(wú)功功率都沒(méi)有改變。功率因數提高的原因是變頻器內部濾波電容產(chǎn)生無(wú)功功率供給了電動(dòng)機消耗。隨著(zhù)功率因數提高，變頻器的實(shí)際輸入電流減少，從而減少了電網(wǎng)至變頻器之間的線(xiàn)損和變壓器的銅