变频器如何节能？

　　这项研究表明，从电源到工业消费者的能量高达 80% 可能会丢失。能量转换——通过电机、热交换器、过程加热器、泵、电机、风扇、压缩机等将能量转化为有用的功——代表了制造业节能的巨大机会。工业电动机驱动系统是中国最大的单一用电类别。

　　工业部门消耗了中国大约三分之一的能源。研究表明，高达 80% 的能量从电源到工业消费者的转化是通过原材料向有用输出点的转变——其中大部分是在从电输出到机械输出的转换点。不断上涨的能源成本、环境责任感、政府监管以及对能源可靠性的需求正在推动制造业提高能源效率的努力。

　　能量损失主要在三个方面：

　　　一代分配转换

　　第三个领域，能量转换——通过电机、热交换器、工艺加热器、泵、电机、风扇、压缩机等将能量转化为有用功——代表了制造业节能的巨大机会。

　　工业电机驱动系统是中国最大的单一用电类别——占工业用电需求的 65% 以上。因此，电机驱动系统在工业领域具有最高的节能潜力。

　　支持这一统计数据的研究表明，97% 到 99% 的电机生命周期成本花费在电机使用的能源上。仅这一事实就应该成为公司对其设施中使用的电机系统进行定期能耗分析的驱动力。

　　　低效和低效的控制方法在两个领域浪费电机系统的能量：

　　机械流量控制（泵、风扇、压缩机）能量回收（制动能量或惯性能量的再生）

　　逆变器是在电机系统中保存和回收能量的有效工具。

　　什么是变频器？为什么使用它？

　　变频器控制交流电机 的速度（见图 3）。变频器将固定电源频率 (60 Hz) 转换为可变频率、可变电压输出，以实现精确的电机速度控制。许多变频器甚至有可能通过其再生能力将能量返回到电网。

　　变频器的精确过程和功率因数控制以及能量优化带来了几个优势：

　　低能耗省钱减少机械应力可降低维护成本和停机时间减少机械磨损和精确控制可生产更精确的产品。低消费可降低碳排放，并有助于减少对环境的负面影响。较低的消费有资格获得税收优惠、公用事业退税，以及一些公司的节能融资计划，这会缩短投资回报 (ROI)。在许多情况下，基于能效的贷款的每月分期付款可以通过公司的维护预算进行管理。

　　流量控制优化

　　使用机械流量控制的 泵、风扇、鼓风机和压缩机是变频器的出色应用。当今工业用电中高达 40% 由泵和风扇系统消耗。这一事实使它们以及其他流量控制系统成为节能变频器安装的主要目标。

　　传统上，空气、液体或气体的流动是通过使用阀门、节流阀、阻尼器、百叶窗、叶片或其他机械装置来控制的。使用机械装置限制或减少流量意味着支持系统的电机以 100% 的速度运行，即使不需要 100% 的流量。结果很明显——浪费了能源。

　　更重要的是，不仅浪费能源，而且机械流量控制也会对系统组件造成过度的压力和高温，从而导致系统过早失效。

　　亲和力法则：储蓄的基础。亲和定律在水力学中用于表达泵和风扇性能所涉及的几个变量之间的数学关系，例如扬程（压力）、体积流量、速度和功率。

　　亲和法规定：

　　流量与轴速成正比。扬程（压力）与轴速度的平方成正比。功率与轴速度的立方成正比。

　　浪费的能量回收

　　变频器可以回收浪费的能量的两个一般领域：（再生应用）是：

　　周期性应用。在这种情况下，循环是指机器包含大惯性负载的应用（例如，离心机和带有大飞轮的冲床，见图 5）。这些机制需要滑行到一定速度或返回到设定状态。在滑行或返回设定状态时，所产生的大量惯性能量被简单地浪费掉了。使用再生变频器，这些能量可以被回收并返回到设施电网以用于其他区域。

　　制动应用。这里的制动是指电气制动，更通常称为动态制动。这些类型的应用被称为保持扭矩应用。正如制动一词所暗示的那样，负载要么减速以保持一定的速度，要么完全停止（见图6）。例如，在采矿业中，出于显而易见的原因，下坡输送机必须采用某种方法来保持其速度。自动扶梯是类似类型的应用程序。

　　由于减速或停止负载会产生能量，因此必须以某种方式将其耗散掉，否则会损坏变频器并失去所有控制。通常，这是通过制动斩波器（变频器的一部分）和一大堆电阻器来完成的。

　　正如所料，电阻组只是一种耗散能量的方式，但它以热量的形式浪费掉了。本质上，电阻组是一个巨大的电加热器。

　　但是，使用再生式变频器，可以捕获这些能量并将其返回到设施电网，以供其他区域使用。此外，不再需要电阻组。

　　在某些情况下，制动方法也需要冷却。这通常通过使用泵和冷却塔的冷却系统来处理。使用变频器完全消除了对这些类型应用所需的冷却系统的需求。

　　能源效率的系统实施障碍

　　实施能效计划存在一些障碍。其中包括不愿改变工作流程、资金短缺以及投资回收期过长的看法。

　　同样，除非供应链中的所有各方都受到激励并且该计划得到管理层的支持，否则成功可能难以捉摸。研究其他制造商的成功案例有助于克服这些障碍。此外，政府激励措施、公用事业回扣和基于储蓄的融资可以帮助在短短三到六个月内转化为较低的前期投资和投资回报率。