变频器调速节能的计算方法

变频器设置一定的频率可以计算转速变频器是一种能够改变电机转速的设备，通过调节输出频率来实现对电机的速度控制。

计算转速的方法与频率的关系可以通过以下几个步骤来实现。

1.首先，需要确定变频器与电机之间的转速比。

转速比是变频器输出频率与电机转速之间的比例关系。

通常情况下，可以通过变频器的参数设置或者用户手册来获取这个值。

2.然后，根据转速比和变频器设置的频率，可以计算出电机的转速。

转速的计算公式如下：
电机转速=输出频率/转速比
这个公式可以根据实际情况进行变形，比如当转速比为倍数关系时，可以使用如下公式：
电机转速=(输出频率/基准频率)*基准转速
在这个公式中，基准频率是变频器的输出频率，基准转速是电机在基准频率下的转速。

3.最后，将这个转速值转化为可读的单位。

通常电机转速的单位是每分钟转数（RPM）。

如果需要将转速转化为其他单位，可以使用转速单位换算公式进行转换。

上述是通过变频器设置一定的频率来计算转速的方法。

变频器可以通过调节频率来实现对电机的转速控制，使电机在不同的工作需求下可以达到理想的速度。

这种控制方法在许多工业和家用应用中都有广泛的应用。

电动机知识变频器的六大调速方法1.变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。

本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。

二、[1]方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。

变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。

其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。

本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

变频调速分为基频以下调速和基频以上调速，基频以下调速属于恒转矩调速方式，基频以上调速属于恒功率调速方式。

2.串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。

大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。

根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。

本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。

变频器调速原理及调速方法3.绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。

摘要：降低厂用电率，降低发电成本，提高上网电能的竞争力，已成为各火电厂努力追求的经济目标。

近几年电网的负荷峰谷差越来越大，频繁的调峰任务使部分辅机仍然运行在工频状态下，造成大量电能流失。

本文着重介绍了高压变频器的工作原理及实际运行情况的详细节能分析，使我们对其节能效果以及典型风机水泵节能计算有了更进一步认识。

因此得出结论高压变频调速技术的日趋成熟，在电力系统中广泛应用，节能效果明显。

关键词：调速高压变频器功率单元IGBT 节电率一、引言众所周知，高压电动机的应用极为广泛，它是工矿企业中的主要动力，在冶金、钢铁、化工、电力、水处理等行业的大、中型厂矿中，用于拖动风机、泵类、压缩机及各种大型机械。

其消耗的能源占电动机总能耗的70%以上，而且绝大部分都有调速的要求，由于高压电机调速方法落后，浪费大量能源而且机械寿命降低。

上世纪90年代，由于变频调速技术在低压电动机应用得非常成功，人们开始研究高压电动机变频技术的应用，设计了高-高电压源型变频技术方案。

该方案采用多电平电路型式（CMSL），由若干个低压PWM 变频功率单元，以输出电压串联方式（功率单元为三相输入、单相输出）来实现直接高压输出的方法。

经过我厂多方调研、比较，最后选择同利德华福电气技术合作。

本文将从HARSVERT-A系列高压变频器的工作原理及实际运行状况两方面分析豫新发电厂引风机、凝结水泵的节能情况。

二、高压变频器的工作原理（一）变频器的结构：现以6kV五级单元串联多电平的高压变频器为例。

1．系统主回路：部是由十五个相同的功率单元模块构成，每五个模块为一组，分别对应高压回路的三相，单元供电由干式移相变压器进行供电，原理如图1。

图1：变频器的结构2．功率单元构成：功率单元是一种单相桥式变换器，由输入干式变压器的副边绕组供电。

经整流、滤波后由4个IGBT以PWM方法进行控制（如图2所示），产生设定的频率波形。

变频器中所有的功率单元，电路的拓扑结构相同，实行模块化的设计，控制通过光纤发送至单元控制板。

变频调速节能量的计算方法
一、变频调速节能量的计算原理：
1、变频调速系统的计算原理：变频调速是一种采用变频器和变速器，可以根据需要进行调速的节能技术。

它的原理是将普通电机的输入电压和
频率调整，从而改变电机的转速。

变频调速可以替代传统调速系统，从而
减小电机的能耗。

由于变频器设置的转速可以根据负载的变化而变化，可
以节省能量，从而有效节能。

2、变频调速节能量的计算原理：变频调速节能量的计算原理采用差
值律。

可以通过比较电机传统调速前后的输出功率，得出变频调速节能量
的总量。

具体的计算步骤如下：
（1）将电机进行传统调速，并测量其负载功率。

（2）将电机安装变频调速装置，将装置设置为同样的转速，并测量
其负载功率。

（3）将上述两次测量的负载功率的差值（即较低值减去较高值），
即为变频调速节能量总量。

二、计算实例
一台普通电机传统调速前，测量其负载功率P1=20kW；将电机安装变
频调速装置，将装置设置为同样的转速，测量其负载功率P2=15kW；按照
变频调速节能量的计算原理，将较低值减去较高值。

变频器节能效率计算标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]概述在许多情况下, 使用变频器的目的是调速, 尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说, 设计选型往往以最大工况来选。

与实际的工况存在较大的可调整空间。

在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制, 节能效果非常明显。

同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。

1变频调速原理三相异步电动机转速公式为:60fn=式中：n-电动机转速，r/min；f-电源频率，Hz；p-电动机对数s-转差率,从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。

变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。

变频工作原理异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz 。

电机定子绕组内部感应电动势为U 1≈U 1=4.44U 1UU 11式中U 1-定子绕组感应电动势，V ；1-气隙磁通，Wb ； U -定子每相绕组匝数；U 1-基波绕组系数。

在变频调速时，如果只降低定子频率U 1，而定子每相电压保持不变，则必然会造成1增大。

由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在U 1=U U ，U 1=U U 时，电动机主磁路接近饱和，增大1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。

若在降低频率的同时降低电压使U 1U 1⁄保持不变则可保持1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。

这种方式称为恒磁通控制方式。

此时电动机转矩为T =U 1UU 12π(U 2U +UU 22U 2)(U 1U 1)2式中T -电动机转矩，；U 1—电源极对数；U—磁极对数；U—转差率；U2—转子电阻；U2—转子电抗；由于转差率U较小，(U2U⁄)2U22则有T≈U1UU12πU2U(U11)2=UU1U其中U=U1U2πU2(U1 U1)2由此可知：若频率U1保持不变则T∝s；若转矩T不变则s∝1U1⁄；常数由此可知：保持U1U1=⁄常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数，与频率无关。

一、概述据统计,全世界地用电量中约有60%是通过电动机来消耗地.由于考虑起动、过载、安全系统等原因,高效地电动机经常在低效状态下运行,采用变频器对交流异步电动机进行调速控制,可使电动机重新回到高效地运行状态,这样可节省大量地电能.生产机械中电动机地负载种类千差万别,为便于分析研究,将负载分为平方转矩﹑恒转矩和恒功率等几类机械特性,本文仅对平方转矩﹑恒转矩负载地节能进行估算.所谓估算,即在变频器投运前,对使用了变频器后地节能效果进行地计算预测.变频器一旦投运后,用电工仪表测量系统地节能量更为准确.现假定,电动机系统在使用变频器调速前后地功率因数基本相同,且变频器地效率为95%.在设计过程中过多考虑建设前,后长期工艺要求地差异,使裕量过大.如火电设计规程SDJ-79规定,燃煤锅炉地鼓风机,引风机地风量裕度分别为5%和5～10%,风压裕度为10%和10%～15%,设计过程中很难计算管网地阻力,并考虑长期运行过程中可能发生地各种问题,通常总把系统地最大风量和风压裕量作为选型地依据,但风机地系列是有限地,往往选不到合适地风机型号就往上靠,大20%～30%地比较常见.生产中实际操作时,对于离心风机﹑泵类负载常用阀门、挡板进行节流调节,则增加了管路系统地阻尼,造成电能地浪费；对于恒转矩负载常用电磁调速器﹑液力耦合器进行调节,这两种调速方式效率较低,而且,转速越低,效率也越低.由于电机地电流地大小随负载地轻重而改变,也即电机消耗地功率也是随负载地大小而改变,因此要想精确地计算系统地节能是困难地,在一定程度上影响了变频调速节能地实施.本文介绍用以下地公式来进行节能地估算.二、节能地估算1、风机、泵类平方转矩负载地变频调速节能风机、泵类通用设备地用电占电动机用电地50%左右,那就意味着占全国用电量地30%.采用电动机变频调速来调节流量,比用挡板﹑阀门之类来调节,可节电20%～50%,如果平均按30%计算,节省地电量为全国总用电量地9%,这将产生巨大地社会效益和经济效益.生产中,对风机﹑水泵常用阀门、挡板进行节流调节,增加了管路地阻尼,电机仍旧以额定速度运行,这时能量消耗较大.如果用变频器对风机﹑泵类设备进行调速控制,不需要再用阀门、挡板进行节流调节,将阀门、挡板开到最大,管路阻尼最小,能耗也大为减少.节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中地计算公式,即：也应先计算原系统节流调节时消耗地电能,再与系统变频调速后消耗地电能相减,这不正好是<2）式分子地表示式.因此,要准确地计算节能,还需使用<1）式计算系统节流调节时消耗地电能.2、恒转矩类负载地调速节能恒转矩负载变频调速一般都用于满足工艺需要地调速,不用变频调速就得采用其他方式调速,如调压调速﹑电磁调速﹑绕线式电机转子串电阻调速等.由于这些调速是耗能地低效调速方式,使用高效调速方式地变频调速后,可节省因调速消耗地转差功率,节能率也是很可观地.3、电磁调速系统电磁调速系统由鼠笼异步电机、转差离合器、测速电机和控制装置组成,通过改变转差离合器地激磁电流来实现调速.转差离合器地本身地损耗是由主动部分地风阻､磨擦损耗及从动部分地机械磨擦损所产生地.如果考虑这些损耗与转差离合器地激磁功率相平衡,且忽略不计地话,转差离合器地输入､输出功率可由下式计算：电磁调速电机为鼠笼式电机,由于输入功率和转矩均保持不变,鼠笼式电机地功率保持不变.损耗以有功地形式表达出来,损耗功率通过转差离合器涡流发热并由电枢上地风叶散发出去.由损耗功率公式<10）可以清楚看到,电磁调速电机地转速越低,浪费能源越大,然而生产机械地转速通常不在最大转速下运行,变频调速是一种改变旋转磁场同步速度地方法,是不耗能地高效调速方式,因此改用变频调速地方式会有非常好地节能效果,节省地能量直接可用<10）式计算.4、液力偶合器调速系统液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液地动量矩变化,来传递电动机能量,电动机通过液力偶合器地输入轴拖动其主动工作轮,对工作油进行加速,被加速地工作油再带动液力偶合器地从动工作涡轮,把能量传递到输出轴和负载.液力偶合器有调速型和限矩型之分,前者用于电气传动地调速,后者用于电机地起动,系统中地液力偶合器在电机起动时起缓冲作用.由于液力偶合器地结构与电磁转差离合器类似,仿照电磁调速器效率地计算方法,可得：5、绕线式电机串电阻调速系统绕线式电机最常用改变转子电路地串接电阻地方法调速,随着转子串接电阻地增大,不但可以方便地改变电机地正向转速,在位能负载时,还可使电机反向旋转和改变电机地反向转速,因此这种调速方式在起重﹑冶金行业应用较多.对于绕线式电机,无论在起动､制动还是调速中,采用转子串电阻方式均会带来电能损耗.这种损耗随着转速地降低,转差率S地增大而增大,另外,随着串接电阻地增大,机械特性变软,难以达到调速地静态指标.在<14）式中,若S=0.5,电磁功率有一半消耗在转子电阻上,调速系统效率低于50%.利用<14）式,只要知道电机运行地转速,就可方便地计算绕线式电机串接电阻调速消耗地电能,节能量地计算就非常简单了.当我们进行变频节能改造时,投入和收益是必须认真考虑地,收益就涉及到节能量地计算.变频器未投运之前,计算节能量是比较困难地,往往希望有一种简单实用地计算方法来进行节能地预测,有了以上地计算式计算节能量,投入和收益也就一目了然了.三﹑变频调速节能与系统功率因数地关系前已假定电动机系统在使用变频器调速前后地功率因数基本相同,这样在计算节能时可不考虑系统功率因数地影响.实际上,在变频器投入前后,其功率因数可能是不同地,因此,计算地节能量是否考虑变频器调速前后地功率因数地变化呢？正弦电路中,功率因数是由电压U与电流I之间地相位角差决定地.在此情况下,功率因数常用表示.电路中地有功功率P就是其平均功率,即：用电度表进行计量检测实际地节能量时,电度表测量地就是电动机系统消耗地有功功率.若原电动机系统地功率因数较低,在使用变频器后以50Hz频率恒速运行,这时功率因数有所提高.功率因数提高后,电动机地运行状态并没有改变,电动机消耗地有功功率和无功功率也没有改变.变频器中地滤波电容与电动机进行无功能量交换,因此变频器实际输入电流减小,从而减小了电网与变频器之间地线损和供电变压器地铜耗,同时减小了无功电流上串电网.因此计算节能时,应考虑提高功率因数后地节能.提高功率因数后,配电系统电流地下降率为：配电系统地电流下降率和配电系统地损耗下降率都是对单台电动机补偿前后电流和损耗而言,不是指配电系统电流和损耗地实际变化.配电系统地电流下降率和配电系统地损耗下降率都是对单台电动机补偿前后电流和损耗而言,不是指配电系统电流和损耗地实际变化. 下面举一个典型地事例.例2：有一台压料机,电机功率200kW,安装在离配电房100多M地地方,计量仪表电压表﹑电流表和有功电度表均在配电房.工频时电机空载工作电流192A；加载时,电机工作电压356V,电流231A.由于负载较轻,导致电动机地负载率和效率都较低.这时电动机地功率因数可由下式计算：从本例看,如果单纯提高功率因数,无须使用变频器,只需用电力电容进行就地补偿,但倘若还要满足工艺调速地需要,使用变频器调速节能是最佳地节能方法,这时地节能量应是线路上地能耗与变频调速节能之和.如果原电动机系统地功率因数较高,变频器投入后功率因数变化不大,可不考虑功率因数变化后线损地影响,就用本文中地<1）～<14）进行计算节能.四、变频调速节能计算时需考虑变频器地效率GB12668定义变频器为转换电能并能改变频率地电能转换装置.能量转换过程中必然伴随着损耗.在变频器内部,逆变器功率器件地开关损耗最大,其余是电子元器件地热损耗和风机损耗,变频器地效率一般为95%-96%,因此在计算变频调速节能时要将变频器地4%-5%地损耗考虑在内.如考虑了变频器地损耗本文例1中计算地节能率,就不是36%,而应该为31%-32%,这样地计算结果与实际节能率更为接近.五、结束语一般情况下,变频器用于50Hz调速控制.不管是平方转矩特性负载,还是恒转矩特性负载,调速才能节能,不调速在工频下运行是没有节能效果地.有时系统功率因数很低,使用变频器后也有节能效果,这不是变频调速节能,而是补偿功率因数带来地节能.本文所述地对变频调速节能计算方法有极好地实用性.。

变频节能计算公式表一、基本概念。

1. 功率（P）- 定义：单位时间内所做的功。

在电学中，对于直流电路，P = UI（U为电压，I为电流）；对于交流电路，P=√(3)UIcosφ（三相电路，cosφ为功率因数）。

- 单位：瓦特（W）、千瓦（kW）等。

2. 频率（f）- 定义：是指单位时间内完成周期性变化的次数。

在交流电路中，我国的工业用电频率为50Hz。

- 单位：赫兹（Hz）。

二、变频节能原理相关公式。

1. 电机转速公式。

- n = 60f(1 - s)/p- 其中n为电机转速（r/min）；f为电源频率（Hz）；s为电机转差率（一般在0.01 - 0.05之间）；p为电机极对数。

- 当通过变频器改变电源频率f时，电机转速n会相应改变。

2. 变频调速时电机功率与频率的关系。

- 根据相似定律，对于异步电动机，当电机转速改变时，其转矩T与转速n近似满足T∝ n^2，功率P = Tn/9550（P单位为kW，T单位为N· m，n单位为r/min）。

- 在变频调速过程中，假设负载转矩不变，由于T不变，当频率f降低时，转速n降低，根据P = Tn/9550，功率P会相应降低。

3. 节能计算示例。

- 设某电机额定功率P_e为10kW，额定转速n_e为1440r/min，额定频率f_e=50Hz，现通过变频器将频率降低到40Hz。

- 首先根据电机转速公式n = 60f(1 - s)/p，假设转差率s不变，可得n_1/n_e=f_1/f_e，即n_1=n_e× f_1/f_e。

- 代入数值可得n_1=1440×40/50 = 1152r/min。

- 由于负载转矩不变，根据P = Tn/9550，可得P_1/P_e=n_1/n_e，所以P_1=P_e× n_1/n_e。

- 代入数值P_1=10×1152/1440 = 8kW。

- 节能率eta=(P_e-P_1)/P_e×100%=(10 - 8)/10×100% = 20%。

节能计算一﹑概述据统计，全世界的用电量中约有60%是通过电动机来消耗的。

由于考虑起动、过载、安全系统等原因，高效的电动机经常在低效状态下运行，采用变频器对交流异步电动机进行调速控制，可使电动机重新回到高效的运行状态，这样可节省大量的电能。

生产机械中电动机的负载种类千差万别，为便于分析研究，将负载分为平方转矩﹑恒转矩和恒功率等几类机械特性，本文仅对平方转矩﹑恒转矩负载的节能进行估算。

所谓估算，即在变频器投运前，对使用了变频器后的节能效果进行的计算预测。

变频器一旦投运后，用电工仪表测量系统的节能量更为准确。

现假定，电动机系统在使用变频器调速前后的功率因数基本相同，且变频器的效率为95%。

在设计过程中过多考虑建设前，后长期工艺要求的差异，使裕量过大。

如火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的鼓风机,引风机的风量裕度分别为5%和5~10%，风压裕度为10%和10%~15%，设计过程中很难计算管网的阻力，并考虑长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总把系统的最大风量和风压裕量作为选型的依据，但风机的系列是有限的，往往选不到合适的风机型号就往上靠，大20%~30%的比较常见。

生产中实际操作时，对于离心风机﹑泵类负载常用阀门、挡板进行节流调节，则增加了管路系统的阻尼，造成电能的浪费；对于恒转矩负载常用电磁调速器﹑液力耦合器进行调节，这两种调速方式效率较低，而且，转速越低，效率也越低。

由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变,也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变，因此要想精确地计算系统的节能是困难的，在一定程度上影响了变频调速节能的实施。

本文介绍用以下的公式来进行节能的估算。

二、节能的估算1﹑风机﹑泵类平方转矩负载的变频调速节能风机﹑泵类通用设备的用电占电动机用电的50%左右,那就意味着占全国用电量的30%。

采用电动机变频调速来调节流量，比用挡板﹑阀门之类来调节，可节电20%~50%，如果平均按30%计算，节省的电量为全国总用电量的9%，这将产生巨大的社会效益和经济效益。

变频器节能计算范文引言近年来，环境保护和能源的可持续利用日益受到人们的关注。

变频器作为一种能够调节电动机转速并实现节能的设备，受到了广泛的应用。

本文将通过计算变频器的节能效果，以说明其在能源节约方面的重要性。

一、节能计算方法节能比(%)=(1-实际电力消耗/理论电力消耗)×100%其中，实际电力消耗指的是电动机实际工作时的电力消耗，理论电力消耗指的是电动机在额定工作状态下的电力消耗。

二、变频器节能计算实例假设工厂的一个电动机额定功率为100kW，在变频器的控制下，电动机的实际电力消耗为80kW，变频器的功率因数为0.95、根据公式，可以计算出节能比如下：节能比(%)=(1-80/100)×0.95×100%=19%通过以上计算可知，使用变频器可以实现约19%的节能效果。

三、变频器节能的原理和作用变频器通过调节电动机的转速来实现节能的目的。

在传统的电动机控制系统中，电动机的转速是通过改变电源的频率来实现的，而变频器则可以通过调节电源的电压和频率来控制电动机的转速，从而达到节能的效果。

变频器节能的原理在于，在电动机负载较轻的情况下，变频器可以通过降低电动机的转速来降低功率消耗。

例如，当电动机只需以50%的负载工作时，如果保持额定转速，此时电动机的功率消耗就会超过实际需求，而通过变频器调整转速至50%，能够降低功率消耗，从而实现节能。

此外，变频器还能够通过调整电源的电压和频率，使电动机在工作过程中保持较高的效率，减少能量的浪费。

四、变频器节能的优势和应用1.提高生产线的效率：变频器的调速功能可以根据实际的生产需求来控制电动机的转速，从而提高生产线的效率和生产能力。

2.增加电动机的使用寿命：由于变频器可以控制电动机的启动和停止过程，避免了频繁的启停操作对电动机的损害，从而延长了电动机的使用寿命。

3.减少设备的维护成本：采用变频器可以使系统在低负载状态下工作，减少电机功率的损耗和热量，从而减少了对设备的维护和冷却成本。

高压变频器节能计算高压变频器节能计算摘要：降低厂用电率，降低发电成本，提高上网电能的竞争力，已成为各火电厂努力追求的经济目标。

近几年电网的负荷峰谷差越来越大，频繁的调峰任务使部分辅机仍然运行在工频状态下，造成大量电能流失。

本文着重介绍了高压变频器的工作原理及实际运行情况的详细节能分析，使我们对其节能效果以及典型风机水泵节能计算有了更进一步认识。

因此得出结论高压变频调速技术的日趋成熟，在电力系统中广泛应用，节能效果明显。

关键词：调速高压变频器功率单元IGBT节电率一、引言众所周知，高压电动机的应用极为广泛，它是工矿企业中的主要动力，在冶金、钢铁、化工、电力、水处理等行业的大、中型厂矿中，用于拖动风机、泵类、压缩机及各种大型机械。

其消耗的能源占电动机总能耗的70%以上，而且绝大部分都有调速的要求，由于高压电机调速方法落后，浪费大量能源而且机械寿命降低。

上世纪90年代，由于变频调速技术在低压电动机应用得非常成功，人们开始研究高压电动机变频技术的应用，设计了高-高电压源型变频技术方案。

该方案采用多电平电路型式（CMSL），由若干个低压PWM 变频功率单元，以输出电压串联方式（功率单元为三相输入、单相输出）来实现直接高压输出的方法。

经过我厂多方调研、比较，最后选择同利德华福电气技术合作。

本文将从HARSVERT-A系列高压变频器的工作原理及实际运行状况两方面分析豫新发电厂引风机、凝结水泵的节能情况。

二、高压变频器的工作原理（一）变频器的结构：现以6kV五级单元串联多电平的高压变频器为例。

1．系统主回路：部是由十五个相同的功率单元模块构成，每五个模块为一组，分别对应高压回路的三相，单元供电由干式移相变压器进行供电，原理如图1。

图1：变频器的结构2．功率单元构成：功率单元是一种单相桥式变换器，由输入干式变压器的副边绕组供电。

经整流、滤波后由4个IGBT以PWM方法进行控制（如图2所示），产生设定的频率波形。

变频器中所有的功率单元，电路的拓扑结构相同，实行模块化的设计，控制通过光纤发送至单元控制板。

异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。

作为高能耗设备，其输出功率不能随负荷按比例变化，大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节，而电动机消耗的能量变化不大，从而造成很大的能量损耗。

近年来，随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛，使用变频器对电动机电源进行技术改造成为各企业节能降耗、提高效率的重要手段。

1 变频调速原理n＝60 f(1－s)/p (1)式中n———异步电动机的转速；f———异步电动机的频率；s———电动机转差率；p———电动机极对数。

由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。

变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。

变频器主要采用交—直—交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。

整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

2 谐波抑制变频器使用的突出问题就是谐波干扰，当变频器工作时，输出电流的谐波电流会对电源造成干扰。

虽然各变频器厂家对变频器谐波的治理均采取了措施且基本达到国家标准要求，但谐波仍然是变频器选型和使用中最需要关注的问题。

变频器的输出电压中含有除基波以外的其他谐波。

较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。

由于变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较陡的脉冲波，其谐波分量较大。

为了消除谐波，主要采用以下对策：a.增加变频器供电电源内阻抗通常情况下，电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。

风机水泵负载变频调速节能原理相似定律：两台风机或水泵流动相似，在任一对应点上的统计和尺寸成比例，比值成相等，各对应角、叶片数相等，排挤系数、各种效率相等。

流量按照相似定律，由连续运动方程流量公式：φπηη⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=d D A vm vm vv v q流速公式： 60π⨯⨯=n D v m 式中：q v——体积流量，s m3；ηv——容积效率，实际容积效率约为0.95；A ——有效断面积（与轴面速度vm垂直的断面积），m²；D ——叶轮直径，m ； n ——叶片转速，r/mi n ； b ——叶片宽度，m ；vm——圆周速度，m/s ；φ——排挤系数，表示叶片厚度使有效面积减少的程度，约为0.75～0.95；按照电机学的基本原理，交流异步电动机转速公式： p f s n ⨯⨯-=60)1( 式中： s ——滑差； P ——电机极对数； f ——电机运行频率。

流量、转速和频率关系式：f n q v∞∞⇒ 可见流量和转速的一次方成正比，和频率的一次方成正比。

扬程按照流体力学定律，扬程公式：²21v m H ⨯⨯=ρ 扬程、转速和频率关系式：可见扬程和转速的二次方成正比，和频率的二次方成正比。

式中：H ——水泵或风机的扬程，m ；功率风机水泵的有效功率：每秒钟流体经风机水泵获得的能量。

水泵：H g q Pve⨯⨯⨯=ρ或 风机：P q P ve⨯=可见有效功率和转速的三次方成正比，和频率的三次方成正比。

式中：Pe——有功功率，w ；ρ——流体质量密度，m Kg3；P ——压力，Pa ；电量风机水泵效率：有效功率和轴功率之比。

ηp轴功率：电动机输出给风机水泵的功率。

轴功率（电动机的输出功率）公式： ηρpvshHg q P⨯⨯⨯=⇒水泵ηpvshPq P⨯=⇒风机电动机和风机水泵的传动效率： ηc电动机效率：ηm电量（电动机的输入功率）公式：ηηmcshgP P ⨯=ηηηρpmcvgHg q P⨯⨯⨯⨯⨯=⇒水泵ηηηρpm c gPP⨯⨯⨯=⇒风机节能工频状态下的耗电量计算Pd ：电动机功率 ； ηd ：电动机效率 ； U ：电动机输入电压 ； I ：电动机实际运行电流 ；cos φ：功率因子。

变频调速节能量的计算方法的三次方成正比，即，再与使用挡板调节流量对应电机输入功率PL相减后再除以节约的功率与系统调速前后的速差成正比，速差越大，节能越显著。

恒转矩负载变频调速通常都用于满足工艺需要的调速，不用变频调速就得使用其他方式调速，如调压调速﹑电磁调速﹑绕线式电机转子串电阻调速等。

由于这些调速是耗能的低效调速方式，使用高效调速方式的变频调速后，可节约因调速消耗的转差功率，节能率也是很可观的。

3、电磁调速系统电磁调速系统由鼠笼异步电机、转差离合器、测速电机与操纵装置构成，通过改变转差离合器的激磁电流来实现调速。

转差离合器的本身的损耗是由主动部分的风阻､磨擦损耗及从动部分的机械磨擦损所产生的。

假如考虑这些损耗与转差离合器的激磁功率相平衡，且忽略不计的话，转差离合器的输入､输出功率可由下式计算：电动机轴输出功率式中：T2—转差离合器的输出转矩n2 –-转差离合器的输出轴转速电动机的输出功率，即为转差离合器的输入功率。

关于恒转矩负载，T= T1 = T2=常数，因此，转差离合器的效率：电磁调速电机为鼠笼式电机，由于输入功率与转矩均保持不变，鼠笼式电机的功率保持不变。

损耗以有功的形式表达出来，损耗功率通过转差离合器涡流发热并由电枢上的风叶散发出去。

由损耗功率公式（10）能够清晰看到，电磁调速电机的转速越低，浪费能源越大，然而生产机械的转速通常不在最大转速下运行，变频调速是一种改变旋转磁场同步速度的方法，是不耗能的高效调速方式，因此改用变频调速的方式会有非常好的节能效果，节约的能量直接可用（10）式计算。

4､液力偶合器调速系统液力偶合器是通过操纵工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电动机能量，电动机通过液力偶合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴与负载。

液力偶合器有调速型与限矩型之分，前者用于电气传动的调速，后者用于电机的起动，系统中的液力偶合器在电机起动时起缓冲作用。

现有一台250KW风机,现采用星--三角起动运行,工作电流太约在360A左右,如果改成变频器,一个小时能节多少电,太概多长时间能收回成本.变频器节能计算方法例如：当从50Hz降至45Hz得公式：P45/P50=45（3次方）/50（3次方）P45=0.729P50（2）当从50Hz降至45Hz得已知：单台冷却器在工频耗电功率为250KW/h。

（3）∵P45=0.729P50=0.729×250=182.28 KW/h（4）单台电机节能：250-182.25=67.75 KW/h;为原耗电量节约为67.75/250×100%=27.1%（5）年节能：250kw×24h×30d×12m×27.1%＝585360KW；按1KW/h电费0.45元计算年节约共计585360×0.45＝263412元。

2. 公式：P45/P50=45（3次方）/50（3次方）P45=0.729P50我想知道这个叫什么公式,这个公式怎么来的?公式：P45/P50=45（3次方）/50（3次方）这个公式是由风机工作特性决定的，由于风机是二次方负载，轴功率与转速的三次方成正比。

风机水泵类负载使用高压变频器节能计算风机水泵工作特性风机水泵特性：H=H0-（H0-1）＊Q2H－扬程Q－流量H0－流量为0 时的扬程管网阻力：R＝KQ2R－管网阻力K－管网阻尼系数Q－流量注：上述变量均采用标么值，以额定值为基准，数值为1 表示实际值等于额定值风机水泵轴功率P：P= KpQH/ηbP－轴功率Q－流量；H－压力；ηb－风机水泵效率；Kp－计算常数；流量、压力、功率与转速的关系：Q1/Q2 = n1/n2; H1/H2 =（n1/n2）2; P1/P2 =（n1/n2）3■变阀控制变阀调节就是利用改变管道阀门的开度，来调节泵与风机的流量。

变阀调节时，泵或风机的功率基本不变，泵或风机的性能曲线不变，而管道阻力特性曲线发生变化，泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点。

变频器应用现场计算公式1、电机转速计算公式一般异步电机转速n与同步转速n1存在一个滑差关系n1—同步转速(r/min) ; f1—定子供电电源频率(Hz) ; P—磁极对数; n—异步电机转速(r/min) ; S—异步电机转差率(10%以下，一般取3%)。

2、转矩计算公式TT MM=9550P反之PP=TT MM∗n9550T是转矩，单位N·m ；P是输出功率，单位KW ；n是电机转速，单位r/min 3、制动电阻计算公式能耗制动电阻的阻值可由下式计算：RR BB=U D20.1047(T B−0.2T M)n1U取值700V；T B是制动力矩，单位是N•m（牛米）；n1是减速开始时的速度；R B D是制动电阻阻值；P 是电机的额定（输出）功率单位是千瓦（KW）；n 是额定转速，单位是转每分(r/min)；T M是电机的额定转矩，单位是N•m能耗制动电阻的功率，按长期工作制考虑时计算如下：P LO≈U D2/R B根据实际工况，可以适当减小制动电阻R B的功率，一般按上式计算功率的约1/3进行选择。

若想增加制动力矩，可以适当减小制动电阻阻值，同时应放大其功率。

制动电阻快速取值法：【R min=U D/I MN】≤R B≤【R max=2U D/I MN】150%的制动力矩 80%的制动力矩R B――制动电阻阻值U D――直流电压（通常按680V计算）R Min――制动电阻最小取值I MN――电动机额定电流（实际取变频器的额定电流） R Max――制动电阻最大取值节能计算公式水泵：一、挡板调节电机的功率：电机的输入功率P为：P=1.732×U×I×co s∮电机的输出功率Pn（轴功率）＝额定功率电机的效率n1＝电机的输出功率/电机的输入功率=P1/P=η流体力学三定律可知：Q1/Q2=n1/n2; H1/H2=(n1/n2)2; P1/P2=(n1/n2)3; P=H×Q式中:Q1、H1、P1—水泵在n1转速时的水量、水压、功率;Q2、H2、P2—水泵在n2转速时相似工况条件下的水量、水压、功率。

总结使用变频器多段速度选择控制电机调速的操作方法在工业生产中，电机的调速是非常常见的需求。

变频器作为一种常用的调速设备，可以实现电机的多段速度选择控制。

下面将总结使用变频器多段速度选择控制电机调速的操作方法，并拓展相关内容。

1. 变频器基本原理变频器是一种电力电子器件，通过改变电源频率来控制电机的转速。

它包括输入电源、整流器、逆变器、控制电路等部分。

通过调整变频器的输出频率和电压，可以实现电机的调速。

2. 变频器的参数设置在使用变频器进行多段速度选择控制时，需要设置一些参数来实现目标速度的调节。

主要参数包括最大、最小频率、加速时间、减速时间、速度比例等。

用户可以根据实际需求和电机的特性进行调整。

3. 多段速度选择控制的实现变频器一般具有多段速度选择的功能，可以预设多个速度值，并通过外部设备或控制器来选择所需的速度。

用户可以使用控制面板或编程控制来实现速度的选择。

通过调整设定频率，变频器输出相应的电压和频率，从而控制电机的转速。

4. 变频器的优点和应用场景使用变频器进行多段速度选择控制有很多优点。

首先，可以实现电机的平稳启动和停止，减少冲击和振动。

其次，可以根据实际需求进行灵活的调节，满足不同工况的要求。

此外，变频器还可以提高电机的效率，节约能源。

变频器的应用场景非常广泛，包括风机、泵站、压缩机、输送机等各种设备。

在这些设备中，电机的负载和工况往往是不断变化的，使用变频器可以根据实际情况进行调速，提高生产效率和设备的可靠性。

总之，使用变频器多段速度选择控制电机调速是一种非常实用的方法。

通过合理设置变频器的参数和使用相应的控制方式，可以灵活控制电机的转速，满足不同工况的需求。

这种调速方式具有很多优点，并在工业生产中得到广泛应用。