一﹑概述
據統計，全世界的用電量中約有60%是通過電動機來消耗的。由於考慮起動、過載、anquanxitongdengyuanyin，gaoxiaodediandongjijingchangzaidixiaozhuangtaixiayunxing，caiyongbianpinqiduijiaoliuyibudiandongjijinxingtiaosukongzhi，keshidiandongjizhongxinhuidaogaoxiaodeyunxingzhuangtai，zheyangkejieshengdaliangdedianneng。shengchanjixiezhongdiandongjidefuzaizhongleiqianchawanbie，weibianyufenxiyanjiu，jiangfuzaifenweipingfangzhuanju﹑恒轉矩和恒功率等幾類機械特性
，本文僅對平方轉矩﹑hengzhuanjufuzaidejienengjinxinggusuan。suoweigusuan
，jizaibianpinqitouyunqian
，duishiyonglebianpinqihoudejienengxiaoguojinxingdejisuanyuce。bianpinqiyidantouyunhou
，yongdiangongyibiaoceliangxitongdejienenglianggengweizhunque。xianjiading，diandongjixitongzaishiyongbianpinqitiaosuqianhoudegonglvyinshujibenxiangtong，qiebianpinqidexiaolvwei95%。
在設計過程中過多考慮建設前
，後長期工藝要求的差異，使裕量過大。如火電設計規程SDJ-79規定，燃煤鍋爐的鼓風機,引風機的風量裕度分別為5%和5~10%，風壓裕度為10%和10%~15%，shejiguochengzhonghennanjisuanguanwangdezuli，bingkaolvchangqiyunxingguochengzhongkenengfashengdegezhongwenti
，tongchangzongbaxitongdezuidafenglianghefengyayuliangzuoweixuanxingdeyiju
，danfengjidexilieshiyouxiande，wangwangxuanbudaoheshidefengjixinghaojiuwangshangkao
，da20%~30%的比較常見。生產中實際操作時，對於離心風機﹑泵類負載常用閥門、擋板進行節流調節，則增加了管路係統的阻尼，造成電能的浪費；對於恒轉矩負載常用電磁調速器﹑液力耦合器進行調節，這兩種調速方式效率較低
，而且，轉速越低，效率也越低。由於電機的電流的大小隨負載的輕重而改變,也ye即ji電dian機ji消xiao耗hao的de功gong率lv也ye是shi隨sui負fu載zai的de大da小xiao而er改gai變bian，因yin此ci要yao想xiang精jing確que地di計ji算suan係xi統tong的de節jie能neng是shi困kun難nan的de，在zai一yi定ding程cheng度du上shang影ying響xiang了le變bian頻pin調tiao速su節jie能neng的de實shi施shi。本ben文wen介jie紹shao用yong以yi下xia的de公gong式shi來lai進jin行xing節jie能neng的de估gu算suan。
二、節能的估算
1﹑風機﹑泵類平方轉矩負載的變頻調速節能風機﹑泵類通用設備的用電占電動機用電的50%左右,那就意味著占全國用電量的30%。采用電動機變頻調速來調節流量，比用擋板﹑閥門之類來調節，可節電20%~50%，如果平均按30%計算，節省的電量為全國總用電量的9%，這將產生巨大的社會效益和經濟效益。生產中
，對風機﹑水泵常用閥門、擋板進行節流調節，增加了管路的阻尼
，電機仍舊以額定速度運行
，這時能量消耗較大。如果用變頻器對風機﹑泵類設備進行調速控製，不需要再用閥門、擋板進行節流調節，將閥門、擋板開到最大，管路阻尼最小，能耗也大為減少。節能量可用GB12497《三相異步電動機經濟運行》強製性國家標準實施監督指南中的計算公式
，即：
對風機
、泵類
，采用擋板調節流量對應電機輸入功率PL與流量Q的關係 
           
的三次方成正比，即 ，再與采用擋板調節流量對應電機輸入功率PL相減後再除以 
                             


節省的功率與係統調速前後的速差成正比，速差越大，節能越顯著。
恒轉矩負載變頻調速一般都用於滿足工藝需要的調速，不用變頻調速就得采用其他方式調速，如調壓調速﹑電磁調速﹑繞rao線xian式shi電dian機ji轉zhuan子zi串chuan電dian阻zu調tiao速su等deng。由you於yu這zhe些xie調tiao速su是shi耗hao能neng的de低di效xiao調tiao速su方fang式shi，使shi用yong高gao效xiao調tiao速su方fang式shi的de變bian頻pin調tiao速su後hou
，可ke節jie省sheng因yin調tiao速su消xiao耗hao的de轉zhuan差cha功gong率lv，節jie能neng率lv也ye是shi很hen可ke觀guan的de。
3、電磁調速係統
電磁調速係統由鼠籠異步電機、轉差離合器
、測速電機和控製裝置組成，通過改變轉差離合器的激磁電流來實現調速。轉差離合器的本身的損耗是由主動部分的風阻､磨擦損耗及從動部分的機械磨擦損所產生的。如果考慮這些損耗與轉差離合器的激磁功率相平衡，且忽略不計的話
，轉差離合器的輸入､輸出功率可由下式計算：
電動機軸輸出功率 
                     

式中：T2—轉差離合器的輸出轉矩
n2 –-轉差離合器的輸出軸轉速
電動機的輸出功率，即為轉差離合器的輸入功率。 對於恒轉矩負載，T= T1 = T2=常數
，所以，轉差離合器的效率 ： 
                                                             

diancitiaosudianjiweishulongshidianji，youyushurugonglvhezhuanjujunbaochibubian，shulongshidianjidegonglvbaochibubian。sunhaoyiyougongdexingshibiaodachulai
，sunhaogonglvtongguozhuanchaliheqiwoliufarebingyoudianshushangdefengyesanfachuqu。
由損耗功率公式（10）可ke以yi清qing楚chu看kan到dao，電dian磁ci調tiao速su電dian機ji的de轉zhuan速su越yue低di，浪lang費fei能neng源yuan越yue大da，然ran而er生sheng產chan機ji械xie的de轉zhuan速su通tong常chang不bu在zai最zui大da轉zhuan速su下xia運yun行xing
，變bian頻pin調tiao速su是shi一yi種zhong改gai變bian旋xuan轉zhuan磁ci場chang同tong步bu速su度du的de方fang法fa
，是shi不bu耗hao能neng的de高gao效xiao調tiao速su方fang式shi
，因yin此ci改gai用yong變bian頻pin調tiao速su的de方fang式shi會hui有you非fei常chang好hao的de節jie能neng效xiao果guo
，節jie省sheng的de能neng量liang直zhi接jie可ke用yong（10）式計算。
4､液力偶合器調速係統
液ye力li偶ou合he器qi是shi通tong過guo控kong製zhi工gong作zuo腔qiang內nei工gong作zuo油you液ye的de動dong量liang矩ju變bian化hua，來lai傳chuan遞di電dian動dong機ji能neng量liang，電dian動dong機ji通tong過guo液ye力li偶ou合he器qi的de輸shu入ru軸zhou拖tuo動dong其qi主zhu動dong工gong作zuo輪lun
，對dui工gong作zuo油you進jin行xing加jia速su
，被bei加jia速su的de工gong作zuo油you再zai帶dai動dong液ye力li偶ou合he器qi的de從cong動dong工gong作zuo渦wo輪lun，把ba能neng量liang傳chuan遞di到dao輸shu出chu軸zhou和he負fu載zai。液ye力li偶ou合he器qi有you調tiao速su型xing和he限xian矩ju型xing之zhi分fen，前qian者zhe用yong於yu電dian氣qi傳chuan動dong的de調tiao速su
，後hou者zhe用yong於yu電dian機ji的de起qi動dong，係xi統tong中zhong的de液ye力li偶ou合he器qi在zai電dian機ji起qi動dong時shi起qi緩huan衝chong作zuo用yong。由you於yu液ye力li偶ou合he器qi的de結jie構gou與yu電dian磁ci轉zhuan差cha離li合he器qi類lei似si，仿fang照zhao電dian磁ci調tiao速su器qi效xiao率lv的de計ji算suan方fang法fa，可ke得de： 
                                               

同樣，用（12）式可計算將液力耦合器調速改造為變頻調速後的節能量。
5､繞線式電機串電阻調速係統
繞rao線xian式shi電dian機ji最zui常chang用yong改gai變bian轉zhuan子zi電dian路lu的de串chuan接jie電dian阻zu的de方fang法fa調tiao速su，隨sui著zhe轉zhuan子zi串chuan接jie電dian阻zu的de增zeng大da
，不bu但dan可ke以yi方fang便bian地di改gai變bian電dian機ji的de正zheng向xiang轉zhuan速su，在zai位wei能neng負fu載zai時shi，還hai可ke使shi電dian機ji反fan向xiang旋xuan轉zhuan和he改gai變bian電dian機ji的de反fan向xiang轉zhuan速su，因yin此ci這zhe種zhong調tiao速su方fang式shi在zai起qi重zhong﹑冶金行業應用較多。
對於繞線式電機
，無論在起動､製動還是調速中，采用轉子串電阻方式均會帶來電能損耗。這種損耗隨著轉速的降低，轉差率S的增大而增大，另外，隨著串接電阻的增大
，機械特性變軟，難以達到調速的靜態指標。
繞線式電機輸入的電磁功率為 ： 
                       

dangwomenjinxingbianpinjienenggaizaoshi
，touruheshouyishibixurenzhenkaolvde，shouyijiushejidaojienengliangdejisuan，bianpinqiweitouyunzhiqian
，jisuanjienengliangshibijiaokunnande，wangwangxiwangyouyizhongjiandanshiyongdejisuanfangfalaijinxingjienengdeyuce
，youleyishangdejisuanshijisuanjienengliang

，touruheshouyiyejiuyimuleranle。
例1：有一電機4極Pe＝55KW，驅動風機
，風機的實際風量Q與額定風量之比Q/QN為0.8，現采用變頻器調速
，求節電率。
由（2）式 
                             

節電率為36%。
三﹑變頻調速節能與係統功率因數的關係
前(qian)已(yi)假(jia)定(ding)電(dian)動(dong)機(ji)係(xi)統(tong)在(zai)使(shi)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)調(tiao)速(su)前(qian)後(hou)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)基(ji)本(ben)相(xiang)同(tong)
，這(zhe)樣(yang)在(zai)計(ji)算(suan)節(jie)能(neng)時(shi)可(ke)不(bu)考(kao)慮(lv)係(xi)統(tong)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)的(de)影(ying)響(xiang)。實(shi)際(ji)上(shang)，在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)投(tou)入(ru)前(qian)後(hou)，其(qi)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)可(ke)能(neng)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)，因(yin)此(ci)，計(ji)算(suan)的(de)節(jie)能(neng)量(liang)是(shi)否(fou)考(kao)慮(lv)變(bian)頻(pin)器(qi)調(tiao)速(su)前(qian)後(hou)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)的(de)變(bian)化(hua)呢(ne)？ 
                                 

用yong電dian度du表biao進jin行xing計ji量liang檢jian測ce實shi際ji的de節jie能neng量liang時shi，電dian度du表biao測ce量liang的de就jiu是shi電dian動dong機ji係xi統tong消xiao耗hao的de有you功gong功gong率lv。若ruo原yuan電dian動dong機ji係xi統tong的de功gong率lv因yin數shu較jiao低di，在zai使shi用yong變bian頻pin器qi後hou以yi50Hz頻pin率lv恒heng速su運yun行xing，這zhe時shi功gong率lv因yin數shu有you所suo提ti高gao。功gong率lv因yin數shu提ti高gao後hou
，電dian動dong機ji的de運yun行xing狀zhuang態tai並bing沒mei有you改gai變bian，電dian動dong機ji消xiao耗hao的de有you功gong功gong率lv和he無wu功gong功gong率lv也ye沒mei有you改gai變bian。變bian頻pin器qi中zhong的de濾lv波bo電dian容rong與yu電dian動dong機ji進jin行xing無wu功gong能neng量liang交jiao換huan，因yin此ci變bian頻pin器qi實shi際ji輸shu入ru電dian流liu減jian小xiao，從cong而er減jian小xiao了le電dian網wang與yu變bian頻pin器qi之zhi間jian的de線xian損sun和he供gong電dian變bian壓ya器qi的de銅tong耗hao，同tong時shi減jian小xiao了le無wu功gong電dian流liu上shang串chuan電dian網wang。因yin此ci計ji算suan節jie能neng時shi，應ying考kao慮lv提ti高gao功gong率lv因yin數shu後hou的de節jie能neng。
提高功率因數後，配電係統電流的下降率為： 
                               
配電係統的電流下降率和配電係統的損耗下降率都是對單台電動機補償前後電流和損耗而言
，不是指配電係統電流和損耗的實際變化。
下麵舉一個典型的事例。 




從配電房的電度表實測的結果還是節能
，且節能在15%以上。
congbenlikan，ruguodanchuntigaogonglvyinshu，wuxushiyongbianpinqi，zhixuyongdianlidianrongjinxingjiudibuchang，dantangruohaiyaomanzugongyitiaosudexuyao，shiyongbianpinqitiaosujienengshizuijiadejienengfangfa，zheshidejienengliangyingshixianlushangdenenghaoyubianpintiaosujienengzhihe。
如果原電動機係統的功率因數較高，變頻器投入後功率因數變化不大
，可不考慮功率因數變化後線損的影響，就用本文中的（1）~（14）進行計算節能。
四﹑變頻調速節能計算時需考慮變頻器的效率
GB12668定義變頻器為轉換電能並能改變頻率的電能轉換裝置。能量轉換過程中必然伴
隨著損耗。在變頻器內部

，逆變器功率器件的開關損耗最大
，其餘是電子元器件的熱損耗和風機損耗，變頻器的效率一般為95%-96%，因此在計算變頻調速節能時要將變頻器的4%-5%的損耗考慮在內。如考慮了變頻器的損耗本文例1中計算的節能率，就不是36%
，而應該為31%-32%
，這樣的計算結果與實際節能率更為接近。
五﹑結束語 
一般情況下

，變頻器用於50Hztiaosukongzhi。buguanshipingfangzhuanjutexingfuzai，haishihengzhuanjutexingfuzai
，tiaosucainengjieneng，butiaosuzaigongpinxiayunxingshimeiyoujienengxiaoguode。youshixitonggonglvyinshuhendi，shiyongbianpinqihouyeyoujienengxiaoguo，zhebushibianpintiaosujieneng，ershibuchanggonglvyinshudailaidejieneng。benwensuoshudeduibianpintiaosujienengjisuanfangfayoujihaodeshiyongxing。

參考文獻：
（1）彭友元 GB12497《三相異步電動機經濟運行》強製性國家標準實施監督指南
（2）杜俊明，彭海宇 某些恒轉矩負載變頻調速節能的研究 自動化博覽 2006-2