变频调速电机的运行效率及节能控制策略

邱明

（南平技师学院，福建 南平 353000）

0 引言

就目前的机电工程系统应用来看，变频调速系统的发展前景十分良好。在变频调速系统中，除了进行了变频器的设置之外，也进行了和此类设备相匹配的电机设置，而此类电机就是变频调速电机。该电机可以在规定的频率条件下运行，以此来保障整体电气工程系统的节能减排效果。

1 变频调速电机概述

变频调速电机又叫做变频电机，它属于一种变频驱动形式的电机。就实际而言，变频调速电机是专门为了变频器所配套设计的一种专用型变频电机，借助于变频器所产生的驱动作用，变频调速电机可以实现扭矩和转速的不同调整，使其满足实际荷载变化的需求。变频调速电机是在传统形式的鼠笼式发电机基础上发展而来的一种电机设备，将传统电机中的风机变成了独立风机，让电机绕组所具备的绝缘性能得以显著提升，使其在不同工作下都能够与变频器之间达到良好的匹配效果，通过扭矩与转速的控制来保障机电工程系统运行效率，并达到良好的节能减排效果[1]。

2 变频调速电机的技术特征与控制方式

2.1 技术特征

在机电系统的运行过程中，谐波损耗是一种几乎不可避免的现象，而这一问题也会对变频调速电机的运行带来一定程度的不利影响。要想有效避免此类问题的影响，保障变频调速电机的应用效果，就需要使其在结构方面具有相应的技术特征，以此来提升其应用性能，发挥出充分的技术优势。就目前的变频调速电机来看，其技术特征主要包括以下的几个方面：第一，在电机设计中虽然应用了变频调速系统，且实现了工作效率的提升，但是整体电机效率却会随之下降，不论是以何种形式运行，都会有不同大小的电流产生，进而造成了大量能源的间接消耗。基于此，在具体设计中，应通过合理的技术措施来降低电流在电机运行中产生的不利影响。第二，因为变频调速电机有着较为广泛的工作范围和较大的速度变化范围，所以对于其振动效率也就很难做到有针对性的判断。基于这一情况，在变频调速电机的具体设计中，就需要通过科学的结构设计来提升其固有频率，以此来避免磁共振情况在电机运行中产生。第三，为了在系统运行中可以达到良好的闭环控制效果，并实现控制精度值的显著提升，需要将相应的检测器安装在变频调速电机尾部，这个检测器最好应选择编码器，以此来实现变频调速系统具体运行情况的良好检测[2]。

2.2 控制方式

在变频调速电机的应用过程中，因为其他设备并不能对感应电进行有效控制，而感应电一旦达到了一定高度，整体机电系统中的电压便会出现大幅度降低现象，若认为电压基本与电动势相同，要想将输出转矩始终控制在一定的范围内，就需要保障磁通不发生改变。而在这样的情况下，就需要对电压和频率之间的比值加以改变，这种改变也就是控制恒定电压的方式。但是在低频状态下，因为电动势很小，所以需要通过人为的方式来提升其电压，以此来实现降低电压的有效补偿。

3 运行效率和节能控制策略分析

就目前的机电工程系统应用来看，通过变频调速电机进行运行效率和节能控制已经成为了一项关键的技术内容。基于此，为有效提升变频调速电机的应用效果，使其在机电工程系统中发挥出良好的调节作用，技术人员就需要加大力度对其运行效率和节能控制策略进行分析，以此来充分满足变频调速电机在工业生产领域机电工程系统中的实际应用需求，充分发挥出其良好、先进的技术优势。以下是对变频调速电机在机电工程系统运行效率和节能控制方面的具体应用策略所进行的分析。

3.1 运行效率控制策略

通常情况下，在对交流电机进行调速的过程中，需要在一定程度上保障主磁通不变，如果磁通在过程控制中变得太弱，铁芯的利用效率便会降低，这样便会使其消耗加重；而如果磁通过大，铁芯将会达到饱和状态，电机自身的损耗也将会随之增大，严重的情况下甚至会损坏电机。具体应用中，为有效避免上述情况的发生，一种最为常用的方式就是对U/F比进行合理控制，将恒定电压控制在基本速度以上。但是如果基本速度在一定程度上仅仅能够维持在一个常数状态，电机自身的输出便会相应降低，进而对系统自身的速度调节范围造成一定程度的不利影响，且很容易出现电流过大情况，对电机自身的运行效率产生严重的不利影响[3]。

基于此，在变频器的生产和制造过程中，为了让各种需求得以有效满足，就需要进行多个补偿曲线的设置，以此来实现低频电压的有效降低，并实现高低频电压的针对性调整。具体调整中，低频以及高频电压应按照实际情况来进行选择，不可盲目工作。就目前常用的变频器来看，为了使其在各种生产机械中做到有效适应，通常都需要进行很多条转矩补偿曲线的设置，具体情况如图1 所示：

图1 变频器转矩补偿曲线图

在图1中，序号②曲线代表U/F比是常数；如果转矩负载为恒定值，具体设计和应用中，为实现低速条件下转矩的有效提升，可以将低频状态下的电压做适当的提升，序号③④⑤曲线便是其具体的电压提升情况；如果系统中存在风机类的机械负载，为了在低速运行中实现其励磁电流的有效降低，便可将低频状态下的电压适当降低，具体情况如序号①曲线所示。通过这样的方式，才可以让变频调速电机的运行效率得到良好控制，以此来全面满足整体机电系统的实际运行需求，让变频调速电机在系统中发挥出充分的作用与优势。

3.2 节能控制策略

自从改革开放之后，我国的国民经济与科学技术都实现了良好的发展，社会生活水平也实现了不断提升。而在这样的发展条件下，我国在自然资源方面的消耗量也在显著增加，进而引发了越来越大的能源和环境问题。尤其是在目前的工业领域中，能源消耗和环境污染问题依然十分严重，虽然政府和环保部门已经采取了很多节能环保措施，但是由于能源和环境问题已经十分严重，所以收到的治理成效依然并不理想。基于此，为达到良好的能源节约和环境保护效果，在具体的机电工程领域中，就需要借助于先进的技术措施来进行节能控制。为达到这一效果，机电工程领域对于变频调速电机的应用也提出了更高的要求，具体应用中，变频调速电机不仅需要通过转矩与速度的调节来进行运行效率的控制，同时也应该与各种设备的运行之间建立起紧密联系[4]。

在机电系统的运行过程中，如果其负荷发生了变化，就需要对其风量加以合理调节。在此过程中，如果通过传统的方式来控制，就需要通过挡板调节来实现风道的改变，进而起到风量调节效果。但是这种方式不仅效率很低，且风量大小并不能得到科学控制。为有效解决此类问题，便可将变频调速电机加以合理应用。具体应用中，可通过风机转速的合理调整来实现风量增减，让风量大小得到合理控制，使其在达到节能减排效果的基础上满足机电工程系统的实际运行需求，保障其运行效率与质量。通过这样的方式，不仅可以实现整体机电工程系统运行中能源消耗的有效降低，达到良好的节能减排效果，同时也可以有效保障整体系统的运行效果，满足工业生产等领域中机电工程系统的实际运行需求。

4 结束语

综上所述，随着当今工业化进程的不断加快，各种的能源和环境问题也开始日益显著。而在此类问题的解决过程中，不仅仅需要加大力度进行治理，同时也应注重工业领域中节能减排技术的合理应用。在此过程中，变频调速电机便可在工业领域机电工程系统的具体运行中发挥出强大的技术优势。将该设备应用到机电工程中的变频调速系统中，与变频器之间进行良好结合，便可通过机械扭矩与转速的控制来适应整体系统的运行状态，既保障系统的运行效率，又可以达到良好的节能减排效果。