【摘 要】本文先对空调机房01-1～4做了简单介绍，再对变频调速技术从原理与节电效果方面做了介绍；再对改造前软启动柜与改造后变频调速柜做了详细的比较，最后对经济效益做了一个计算。
【关键词】空调机房；变频调速；节电
一、前言
离心级联厂房共有四个空调机房01-1～4，每个空调机房设有三组送、回风机组，运行方式为一组运行两组备用。其中01-1和01-2空调机房送风机电机容量为55kW，回风机电机容量为45kW；01-3和01-4空调机房送风机电机容量为45kW，回风机电机容量为37kW。采用传统的风挡来调节风量，利用24台软启动柜控制启动。现采用在节能和调速特性等方面优于其他调速方式的变频调速方法，可节电10%～30%。下面将变频调速技术做一介绍：
二、变频调速技术
（一）异步电动机变频调速的原理
异步电动机的转速为
n= （1-s）=n1（1-s）
式中，n电动机转速； f1为电动机定子的供电频率；s为转差率；p为电动机定子绕组级对数； n1为旋转磁场的同步转速。由公式可以看出交流电源频率f1变化，电动机同步转速随之成正比变化。因此，改变电源频率很容易改变异步电动机的转子的速率。
（二）变频调速在节电方面的主要作用阐述
我们可以依据流体力学的定律得知，各种风机以及泵装置，它们属于转矩负荷，它们的转速n和流过的量度L、压力F以及电机转轴的功率P具有下面的关系：L∝n ，F∝n ，P∝n ；如下所示，图1为转矩类负荷的压力F与流过的量度L之间的特性所示图：
图1 转矩类负荷的压力F与流过的量度L之间的关系特性所示图
如图所示：n 0是电动机运行在铭牌上所示的额定转速时压力F与流过的量度L之间的关系特性曲线； n1是电动机在实际运行速度时压力F与流过的量度L之间的关系特性曲线； D1是转矩类负荷在负载阻力最小时的特性曲线；D2是转矩类负荷在负载阻力增长到某特定值时的特性曲线。
首先给大家对传统的调节方式做一介绍：当转矩类负荷运行在负载曲线D1时，主工况A1对应的流量和压力是L0、F0，这时负荷需要的运行功率与H1与Q1的乘积成正比，即与图A1L0OF0的面积成正比。当工艺要求减小到流量L1时，通过加大负载的负荷量，使转矩类负荷的主工况过渡到到特性曲线D2上的A2，而压力则有F0增大到F1，这时负荷需要的运行功率与F1与L1的乘积成正比，即与图A2F1OL1的面积成正比。由此可以看出，负荷主工况需要的功率增大许多，显然这种控制方式已然落伍了。
其次对变频调速通过图1来做介绍：如果采用变频调速方式，转矩类负荷的运行转速由额定转速n0下降到实际转速n1时，主工况由A1移到A3，但流过的量度不变为L1，而压力则由F0降为F2，这时负荷需要的功率与F2与L1的乘积成正比，即与图A3F2OL1的面积成正比，由此可见，变频调速的优越性是明显的。
通过大量的实践实施，证明了变频调速节能技术，当电机在额定转速的80% 运行时， 节能效率可以达到40% 。其节能原理矢量图见图2。
三、柜的结构原理图
为了便于将改造前后的效果做一详细比较，下面对改造前的软启动柜与改造后的变频调速柜做一比较说明。
（一）改造前软启动柜的结构原理图
由下图可知，改造前采用了电动机的串电抗降压及软启动原理，这主要是根据改变可控硅的导通角，从而达到调节电机的电压的原理。但是，在电机的控制启动方面有以下几个弊端：一是使用的元件是电力电子半控型元件可控硅，在工作的时候会产生大量的谐波，对工作的电源会产生污染；二是这种元件与电源之间的影响又是相互的，即可控硅的触发也受到电源各方面因素的影响，有时会导致可控硅的连续击穿等事件发生。
（二）改造后变频调速柜的结构
改造后采用变频调速。变频调速近几年来，在国内外电机的控制上使用最为广泛，技术和控制功能等方面也很优异，它主要能改变电源电压的频率，从而能够改变电动机的转速以及转矩，主要用在需要调速并且对速度控制要求高的领域。下图为改造后的调速柜的动力、控制图。
（三）主要参数及设备组成如表1、2所示：
四、经济效益计算
以运行在40Hz的节能效果来计算，当电机运行在40Hz时，风量Q=80%，转速n为80%，轴功率为51%，节电率N为49%，（具体计算：P%=KS ，式中P%--实际消耗功率百分值，S—实际转速百分值，K—系数，K=0.0001，节电率N%=1-P%）每个机组按45kW计算，每度电按0.67元计，每年运行1/3时间（运行方式为一组运行，两组备用），每年节约电量为45kW×24h×365/3天×49%×0.67元=43138.62元，共运行24个机组，所以每年总共可节约24×43138.62元=1035326.88元。
五、小结
在电气传动领域，变频调速以其优异的调速和起、制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，被国内外公认为最有发展前途的调速方式，成为当今节电、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。
参考文献：
[1]《变频调速系统的设计》李方圆，2012年，机械工业出版社
[2]《变频调速原理及控制方式》刘玉敏等，2009年，化学工业出版社
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