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摘 要：在我国当前的社会当中，随着发展速度的不断加快，在工业生产当中，能量消耗越来越大，不符合我国绿色可持续发展战略。因此，工业领域的节能降耗就显得尤为重要。随着科技的发展，在工业生产当中越来越多的应用了变频器，能够发挥出十分良好的节能降耗效果。基于此，本文首先介绍了变频器的工作原理，然后对其节能作用，以及在工业节能降耗当中的应用进行了研究，以期推动工业领域更加良好的绿色可持续发展。
关键词：变频器原理；工业节能降耗；应用研究
前言：工业领域的发展状态，对于整个国家综合实力和社会经济发展都发挥着至关重要的影响。而在工业领域的发展当中，能耗问题始终是一个较为严重的问题，对于工业领域的发展产生了极大的阻碍作用。因此，为了实现良好的工业节能降耗，可以对变频器进行应用。在工业生产中，将变频器应用在泵类设备、风机设备当中，能够发挥出良好的节能降耗效果，对于工业领域的良好发展有着很大的帮助。
一、变频器的工作原理
在变频器的工作当中，通过对电力半导体器件通断作用的应用，将工频电源转换为另一种频率的电能。交流电输入变频器之后，会转变为直流电，然后通过逆变交换，形成不同频率的交流电。在变频器的内部控制系统当中，主要包括了触发脉冲电路、控制电路、信号检测等部分。在变频器电机调速的过程当中，将n作为同步电机转速，将f作为定子供电电源频率，将p作为磁极对数，则其工作原理为n=60×f÷p。而在异步电机当中，其与同步电机的转速之间，会有一个滑差关系存在，将n作为异步电机转速，将s作为异步电机转差率，则其关系为n=n×（1-s）=60×f÷p×（1-s）。根据这两个公式能够得知，如果对电源频率进行改变，就能够对电机的同步转速进行改变[1]。在提高电源频率的时候，会同时提高同步转速，因而实际转速也会增加。如果下调电源频率，那么电机的实际转速也会发生降低。在这种变频调速的方式当中，通过对电源频率的改变，实现对转速的有效控制。而在工业领域当中，工业生产中电机调速的主要部分就对鼠笼式电机进行调速。通过对变频调速技术的应用，能够将可变频率电源提供给电机，电机转速则由变频器进行控制。通常来说，可以通过对输入电压频率、电动机磁极对数、滑差等条件的改变来实现电机转速的控制。而在异步电机当中，对频率进行改变则是最为理想的方法。在三相异步电机当中，可以利用公示E=4.44×f×N×Φm来表示其中各相的电势有效值。其中，定子各相电势有效值用E来表示，定子供电电源频率用f来表示，定子有效匝数用n来表示，定子磁通量用Φm来表示。因此，可以通过转差频率控制调节、恒转矩调节、恒功率调节等方法来进行调节[2]。
二、变频器的节能作用
在变频器的节能过程中，通过交流电机转速公式能够看出，在供电电源频率、交流电机转速之间，其关系是正比关系，对电机供电电源频率进行改变，就能够实现对电机转速的控制。根据风机、水泵等流体传输设备的工作原理能够看出，在转速与风机和水泵流量之间，是呈正比关系的，而在风机和水泵与转速的平方之间，也是呈正比的关系[3]。而压力、流量的乘积，就是风机和水泵的轴功率。所以，风机和水泵与转速的三次方之间，是呈正比关系的。因此，为了将传输功率进行改变，只需要对电机的转速进行改变即可。在变频器当中，通过对电压的降低和对负载的减轻，能够发挥出节能的效果。如果风机的风量变小，电机就会降低转速，而在风机能耗、转速的平方之间，是呈正比关系的，因此电机的转矩也会发生降低，从而得到十分良好的节能效果。而在水泵当中，节能原理也是相同的。
三、变频器在工业节能降耗中的应用
（一）水泵运行
以某工厂为例，在变频改造低加疏水泵之前，利用电动调节发对出口流量进行控制，不具有良好的线性度，因而对自动调节稳定投运产生了影响。在调节水泵的过程当中，具有较大的调节阀流量，节流损失和电能浪费情况都较为严重。此外，由于其不具有良好的调节性能，因此市场会发生空泵运行，或是过低的水泵水位，对于水泵部件会产生较大的损坏，因而导致水泵的使用寿命降低。而一旦出现水位过高的情况，还将会对整个机组的安全运行造成威胁。
在低加疏水泵的特征曲線当中，能够看出节流调节、变频调节情况下，节能降耗的实际情况，在水泵节流调节当中，如果减小出口调节门的开度，管路特征曲线将会发生变化，而与水泵特性曲线的交点也会发生变化，进而造成耗能情况的改变[4]。如果增大出口调节门开度，通过改变水泵的转速实现变频调节，管路特性曲线将不会发生变化，而水泵特性曲线将会上下移动。如果降低转速，管路特性曲线、水泵特性曲线之间的交点，也会发生变化，从而也会引发能耗情况的改变。所以，采用变频器调节之后，在杨程不变的情况下，能够得到符合系统要求的压力，无需进行过多调整，因而能够实现节能降耗。
（二）节能作用
以某厂2号低加疏水泵为例，对其进行变频改造前后的具体参数进行了对比，从而证明了在工业节能降耗中变频器的良好作用。2号低加疏水泵的额定流量为每小时52.5立方米，同时具有1.41兆帕的出口压力。电动机具有每分钟2970转的转速、102.6安的额定电流、380伏的额定电压、以及55千瓦的额定功率。变频器的具体参数为0兆赫到300兆赫的输出频率、0伏到400伏的输出电压、380伏到480伏上下浮动10%的输入电压、以及55千瓦的额定功率。在低加疏水泵进行变频改造的前后，保持相同的运行情况，对分别两天24小时的数据进行选取和对比[5]。
在改造之前，水泵的电流分别为66.9安、65.4安、65.9安，在改造之后，水泵电流分别为39.7安、39.8安、39.3安。此外，设定0.81的功率因数和380伏的输入电压。根据相应的计算能够得出，在改造之前，2号低加疏水泵的耗电量约为845.3千瓦时，而在进行了变频改造之后，水泵的耗电量降低到506.7千瓦时。除了水泵之外，经过变频改造之后，还应当包括变频器的控制电源、风扇等方面的耗电，每天的耗电量按5千瓦时计算。因此，在改造之后，水泵每天能够节约333.6千瓦时的电量，节能效果达到了39.5%。由此可见，将变频器应用在工业生产当中，通过进行良好的变频改造，能够取得十分良好的节能降耗效果。尤其是在变频器低负荷的运行状态下，将会达到更为明显的节能降耗效果。
结论：在工业领域当中，随着生产力和生产水平的不断提升，大量新技术应用其中，在提高生产能力的同时也造成了更为严重的能耗问题，对于工业领域的可持续发展较为不利。针对这一问题，可以将变频器应用在工业生产当中，利用变频的工作原理，实现良好的工业节能降耗，从而提升工业生产的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]高鹏. 浅谈变频器节能系统在机电综合改造工程中的应用[J]. 科技情报开发与经济，2011，08：205-207.
[2]林汉海. 变频器原理及其在工业节能降耗中的作用[J]. 产业与科技论坛，2011，02：64-65.
[3]陈运珍. 中压大功率变频器在多台大水泵机组并联运行时的机理研究[J]. 变频器世界，2007，04：68-73.
[4]毕海婷，任大伟. PLC与变频器的调速自动化在节能工程中的应用分析[J]. 甘肃联合大学学报（自然科学版），2013，03：62-64.
[5]梁跃施. 试论变频器在供水泵站节能降耗中的应用[J]. 中国新技术新产品，2013，07：117-118.
关键词：变频器原理；工业节能降耗；应用研究
前言：工业领域的发展状态，对于整个国家综合实力和社会经济发展都发挥着至关重要的影响。而在工业领域的发展当中，能耗问题始终是一个较为严重的问题，对于工业领域的发展产生了极大的阻碍作用。因此，为了实现良好的工业节能降耗，可以对变频器进行应用。在工业生产中，将变频器应用在泵类设备、风机设备当中，能够发挥出良好的节能降耗效果，对于工业领域的良好发展有着很大的帮助。
一、变频器的工作原理
在变频器的工作当中，通过对电力半导体器件通断作用的应用，将工频电源转换为另一种频率的电能。交流电输入变频器之后，会转变为直流电，然后通过逆变交换，形成不同频率的交流电。在变频器的内部控制系统当中，主要包括了触发脉冲电路、控制电路、信号检测等部分。在变频器电机调速的过程当中，将n作为同步电机转速，将f作为定子供电电源频率，将p作为磁极对数，则其工作原理为n=60×f÷p。而在异步电机当中，其与同步电机的转速之间，会有一个滑差关系存在，将n作为异步电机转速，将s作为异步电机转差率，则其关系为n=n×（1-s）=60×f÷p×（1-s）。根据这两个公式能够得知，如果对电源频率进行改变，就能够对电机的同步转速进行改变[1]。在提高电源频率的时候，会同时提高同步转速，因而实际转速也会增加。如果下调电源频率，那么电机的实际转速也会发生降低。在这种变频调速的方式当中，通过对电源频率的改变，实现对转速的有效控制。而在工业领域当中，工业生产中电机调速的主要部分就对鼠笼式电机进行调速。通过对变频调速技术的应用，能够将可变频率电源提供给电机，电机转速则由变频器进行控制。通常来说，可以通过对输入电压频率、电动机磁极对数、滑差等条件的改变来实现电机转速的控制。而在异步电机当中，对频率进行改变则是最为理想的方法。在三相异步电机当中，可以利用公示E=4.44×f×N×Φm来表示其中各相的电势有效值。其中，定子各相电势有效值用E来表示，定子供电电源频率用f来表示，定子有效匝数用n来表示，定子磁通量用Φm来表示。因此，可以通过转差频率控制调节、恒转矩调节、恒功率调节等方法来进行调节[2]。
二、变频器的节能作用
在变频器的节能过程中，通过交流电机转速公式能够看出，在供电电源频率、交流电机转速之间，其关系是正比关系，对电机供电电源频率进行改变，就能够实现对电机转速的控制。根据风机、水泵等流体传输设备的工作原理能够看出，在转速与风机和水泵流量之间，是呈正比关系的，而在风机和水泵与转速的平方之间，也是呈正比的关系[3]。而压力、流量的乘积，就是风机和水泵的轴功率。所以，风机和水泵与转速的三次方之间，是呈正比关系的。因此，为了将传输功率进行改变，只需要对电机的转速进行改变即可。在变频器当中，通过对电压的降低和对负载的减轻，能够发挥出节能的效果。如果风机的风量变小，电机就会降低转速，而在风机能耗、转速的平方之间，是呈正比关系的，因此电机的转矩也会发生降低，从而得到十分良好的节能效果。而在水泵当中，节能原理也是相同的。
三、变频器在工业节能降耗中的应用
（一）水泵运行
以某工厂为例，在变频改造低加疏水泵之前，利用电动调节发对出口流量进行控制，不具有良好的线性度，因而对自动调节稳定投运产生了影响。在调节水泵的过程当中，具有较大的调节阀流量，节流损失和电能浪费情况都较为严重。此外，由于其不具有良好的调节性能，因此市场会发生空泵运行，或是过低的水泵水位，对于水泵部件会产生较大的损坏，因而导致水泵的使用寿命降低。而一旦出现水位过高的情况，还将会对整个机组的安全运行造成威胁。
在低加疏水泵的特征曲線当中，能够看出节流调节、变频调节情况下，节能降耗的实际情况，在水泵节流调节当中，如果减小出口调节门的开度，管路特征曲线将会发生变化，而与水泵特性曲线的交点也会发生变化，进而造成耗能情况的改变[4]。如果增大出口调节门开度，通过改变水泵的转速实现变频调节，管路特性曲线将不会发生变化，而水泵特性曲线将会上下移动。如果降低转速，管路特性曲线、水泵特性曲线之间的交点，也会发生变化，从而也会引发能耗情况的改变。所以，采用变频器调节之后，在杨程不变的情况下，能够得到符合系统要求的压力，无需进行过多调整，因而能够实现节能降耗。
（二）节能作用
以某厂2号低加疏水泵为例，对其进行变频改造前后的具体参数进行了对比，从而证明了在工业节能降耗中变频器的良好作用。2号低加疏水泵的额定流量为每小时52.5立方米，同时具有1.41兆帕的出口压力。电动机具有每分钟2970转的转速、102.6安的额定电流、380伏的额定电压、以及55千瓦的额定功率。变频器的具体参数为0兆赫到300兆赫的输出频率、0伏到400伏的输出电压、380伏到480伏上下浮动10%的输入电压、以及55千瓦的额定功率。在低加疏水泵进行变频改造的前后，保持相同的运行情况，对分别两天24小时的数据进行选取和对比[5]。
在改造之前，水泵的电流分别为66.9安、65.4安、65.9安，在改造之后，水泵电流分别为39.7安、39.8安、39.3安。此外，设定0.81的功率因数和380伏的输入电压。根据相应的计算能够得出，在改造之前，2号低加疏水泵的耗电量约为845.3千瓦时，而在进行了变频改造之后，水泵的耗电量降低到506.7千瓦时。除了水泵之外，经过变频改造之后，还应当包括变频器的控制电源、风扇等方面的耗电，每天的耗电量按5千瓦时计算。因此，在改造之后，水泵每天能够节约333.6千瓦时的电量，节能效果达到了39.5%。由此可见，将变频器应用在工业生产当中，通过进行良好的变频改造，能够取得十分良好的节能降耗效果。尤其是在变频器低负荷的运行状态下，将会达到更为明显的节能降耗效果。
结论：在工业领域当中，随着生产力和生产水平的不断提升，大量新技术应用其中，在提高生产能力的同时也造成了更为严重的能耗问题，对于工业领域的可持续发展较为不利。针对这一问题，可以将变频器应用在工业生产当中，利用变频的工作原理，实现良好的工业节能降耗，从而提升工业生产的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]高鹏. 浅谈变频器节能系统在机电综合改造工程中的应用[J]. 科技情报开发与经济，2011，08：205-207.
[2]林汉海. 变频器原理及其在工业节能降耗中的作用[J]. 产业与科技论坛，2011，02：64-65.
[3]陈运珍. 中压大功率变频器在多台大水泵机组并联运行时的机理研究[J]. 变频器世界，2007，04：68-73.
[4]毕海婷，任大伟. PLC与变频器的调速自动化在节能工程中的应用分析[J]. 甘肃联合大学学报（自然科学版），2013，03：62-64.
[5]梁跃施. 试论变频器在供水泵站节能降耗中的应用[J]. 中国新技术新产品，2013，07：117-118.