变频器的节电原理

文章摘要：风机、水泵类负载属于二次方转矩负载，即转矩T与转速乃的二次方成正比，T∝n2，而电动机轴上的输出功率P∝Tn，P∝n3，即电动机轴上的输出功率与转速的三次方成正比。由此可见，当电动机的转速稍有下降时，电动机功率损耗就会大幅度地下降，耗电量也就大为减少。过去由于电动机转速不可调，电动机只能工作在开或停两种状态，即使当热负荷很小的时候，也必须至少开一台，电动机的功耗远大于实际负载的需要，从而造成不必要的能耗。举例来说，若实际负载只需要1.2台电动机的容量就足够时，也必须开两台电动机，因此，其中0.8台电动机容量的功耗是白白浪费了。以上是定性地叙述了节电原理，那么，通过降低风机、水泵的转速的方法究竟

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　　风机、水泵类负载属于二次方转矩负载，即转矩T与转速乃的二次方成正比，T∝n²，而电动机轴上的输出功率P∝T_n，P∝n³，即电动机轴上的输出功率与转速的三次方成正比。由此可见，当电动机的转速稍有下降时，电动机功率损耗就会大幅度地下降，耗电量也就大为减少。

　　过去由于电动机转速不可调，电动机只能工作在开或停两种状态，即使当热负荷很小的时候，也必须至少开一台，电动机的功耗远大于实际负载的需要，从而造成不必要的能耗。举例来说，若实际负载只需要1.2台电动机的容量就足够时，也必须开两台电动机，因此，其中0.8台电动机容量的功耗是白白浪费了。

　　以上是定性地叙述了节电原理，那么，通过降低风机、水泵的转速的方法究竟能节约多少电能呢？下面通过一个节电率的指标来定量地描述节电的效果。

　　由于转速n与频率f成正比，即刀＝60f（1一s）/p，若将电动机的运行频率由原来的50Hz下调到40Hz，则电动机的实际转速降为额定转速的80%，即nr＝0.8n_n，由于电动机的额定功率为P_n＝Kn_n³

　　因此，电动机运行在40Hz时的实际功率为

　      　P_r＝Kn_r³:=k（0.8n_n）3 ＝0.512Kn³_n=0.5L2p_n

　　节电率＝（电动机额定功率-电动机实际功率）/电动机额

　　定功率＝（P_n-P_r）/P_n=（P_n-0.512P_n）/P_n＝48.8%。

　　由此可见，若风机和水泵的电动机运行在40Hz时，理论上，电动机实际消耗的功率只有额定功率的一半左右，此时，理论上的节电率为48.8%，节电效果相当显著，经济效益十分可观。

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