一个可靠的方式来推动能源节约

对于依赖重型设备的企业来说为了生产商品或提供服务，寻求减少能源消耗的方法具有经济意义。在一个大部分消费大众都喜欢“走向绿色”理念的时代，重工业公司也可以通过减少能源使用来获得公共关系优势。然而，重型设备使用者加入绿色运动并不总是那么容易。

大多数重型设备都是为了确保在高峰负荷下有效运行而建造的，而客户需求并不总是需要在那个水平上运行设备。在许多情况下，即使客户需求低于峰值水平，公司也必须保持设备在线运行，因为完全关闭机器需要花费太多时间和精力，然后在需求突然激增时又必须重新启动设备。

应对这种情况的一种方法是使用变频驱动器。变频器(VFD)是一种可靠的电子设备，可以有效地驱动三相电动机。这些驱动器或逆变器，因为他们也被称为，用于控制电机在楼宇自动化，工业，抽水，农业，灌溉和水/废水应用。

在风机和泵应用中使用变频器的节能效益已经得到了很好的证实和记录。VFD及其安装各种泵和风扇系统的成本通常可以在几年内通过节省能源来收回。

优化电机效率

只要有时间和耐心，任何驱动器都可以微调以优化电机效率。然而，许多变频器通常只能在一个特定的负载条件下优化电机的效率。另一方面，一些变频器现在具有节能控制功能，可在任何给定负载点自动优化电机效率。

随着驱动器的自动节能控制，工业应用现在可以开始从节能中受益。并非所有工业应用都在额定负载下运行电动机。那些在额定负载下运行的应用程序通常不会全职运行。

传送带是一种绝对可以从节能特性中受益的应用。输送机广泛应用于各种行业，用于将包装货物、组件、加工副产品或任何材料从一个地方移动到另一个地方。机场、矿山、水泥厂、配送设施、装配和食品加工厂都使用输送机。输送机通常是恒定扭矩负载，这意味着驱动输送机所需的扭矩与速度无关。

当尺寸驱动和电机的输送机，最重的负载需要考虑。通常，进行速度，负载和加速/减速测试以确定适当的驱动器和电机尺寸。因此，输送机通常是超大的，以适应峰值负载的要求。因此，输送机可能会经历一段时间，其中负载放置在输送机不是在其最大能力。甚至可能有一段时间，传送带运行轻负荷或完全卸载。

由于有时连续地启动和停止输送机是不合理的，因此输送机可能会发生卸载操作。在某些情况下，例如在大型采矿输送机中，重新启动输送机需要一个漫长而艰苦的过程。除了时间方面，启动和停止这些输送机可能会强调联轴器和连接连接在一起的传送带部分。同样，皮带的橡胶在停止时从温暖运行状态到冷状态的循环过程中也会受到热应力的影响，最终可能会折断或撕裂皮带。正是在这些情况下，驱动器的自动节能控制可以使用。

输送机通常以固定的速度连续运行，唯一的变化是负载本身。总是需要一个固定的扭矩来克服总负载的摩擦部分(机器阻力)。因此，电机永远不会处于空载状态，但输送机可以长时间运行，非常轻的负载。

变频器的节能特性就是为这些轻负荷条件而设计的。电机通常设计为在额定转差下获得最大效率。然而，更少的滑移将需要在较低的负载需求下产生扭矩。因此，滑移会随着电机负载的减少而减少。随着滑差越来越远离额定滑差，电机的效率越来越低。

通过设计，变频器通过应用不同的频率来改变电机速度来操作电机。所施加的频率是这样的，电机通常在其正常的满载转差值内运行。然而，变频器的设计仅适用于额定负载下的额定滑移。因此，驱动器将运行电机附近的最佳效率，只有当运行在额定负载。节能控制调节驱动器的输出，使电机始终以额定转差运行，以不断优化电机效率，无论负载状况如何。

具有节能功能的驱动器通过首先确定提供给电机的功率量来优化转差。然后，驱动器将根据频率范围、调谐电机参数和功率测量值计算应提供给电机的功率量。一旦驱动器计算出正确的转差以使电机以其最大理论效率运行，就会调整输出电压，直到计算出的转差达到。因此，节能控制通过调整输出电压来调节滑动量，从而提高电机效率。

比较功耗

如前所述，输送机应用必须不断适应所需的摩擦移动输送机。因此，输送机可以在20%的电机额定负载下运行，而无需在输送机上放置任何实际负载。电机额定负载的实际百分比将影响节能量。节能功能将对电机在空载时的效率产生最大的影响。

图1和图2显示了在有和没有节能控制的情况下运行相同负载所需的功率。蓝色的系列(V/f)表示驱动器运行给定负载，默认恒定扭矩伏特/赫兹模式。红色系列(V/f + ES)开启了驱动器的节能功能。使用节能的V/f模式使其电压不断调整远离默认模式以优化转差率。

如图1和图2所示，在节省能源的情况下，运行相同负载所需的功率更少。无论工作频率如何，在每种负载条件下，能耗的减少大致相同。在我们的传送带示例中，即使在20%的负载下，节能也可以非常显着。在负载为20%时，驱动器在48 Hz和60 Hz下的能耗都将降低10%以上。

再次，节能功能将提供一个更大的减少电力消耗的负载变得更轻。另一方面，当我们越来越接近额定负载时，电机将越来越接近额定滑差。当电机运行在额定转差附近时，节能控制的效果最小，因为电机已经运行在最佳效率附近。

节能变得容易

此外，节能控制允许实时调整。通过进行实时功率测量，驱动器可以适应由于电机温度变化而可能受到影响的电机参数变化。因此，任何意外的负载或电机特性变化将由驱动器自动补偿。

节能控制功能嵌入到今天的许多驱动器。驱动器的节能控制设置和使用都很简单。该特性通常通过在驱动器安装期间启用参数设置来启动。

然后，一个简单的一次性自动调谐与负载从电机解耦必须执行。该调谐允许驱动器确定其节能计算的关键电机信息。随着驱动器的自动调整电机数据的能力，电机的类型变得无关紧要。

使用驱动器的节能控制的好处不仅限于输送机的应用。其他应用可能包括，但不限于，主轴和带锯。从本质上讲，大多数长时间轻负载的应用都可以从驱动器的节能控制功能中受益。

Chris Jaczszolt是安川美国公司驱动器和运动部门的驱动器应用工程师。

有关使用变频驱动器节省能源的更多信息，请访问安川网站。这篇文章出现在六月工业能源管理的增刊控制工程．

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