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【摘 要】介绍了变频器工作原理、水泵变频调速节能原理及一种变频调速系统设计方案在水库供水系统中的应用。以此改善了水库供水系统的稳定性，达到节能目的。
【关键词】变频器 异步电动机 调速 恒压供水 节能
一、引言
目前，交流电动机调速方法很多，调压、串级、滑差、变频等方式都有不同程度地应用于各种各样工控领域。随着变频技术发展，变频器越来越多地被应用于调速场合。本文介绍了变频器基本原理、泵的节能原理及在水库改造中设计的一套变频调速控制系统。该系统大大提高了水库控制精度及运行稳定性，节能效果明显，平均耗电量较通常供水方式节省40%。
二、变频器的原理
（一）工频以下的变频调速
这种情况调速时磁通保持恒定。要保证电动机的转矩不变，就要使电机磁通φm恒定，根据上式可知，电机定子频率和感应电动势同时减小时才能保证等号成立，因此必须在电动势和频率的比值为定值的前提下进行调频控制。
（二）工频以上的变频调速
当工频f1N增大，而电机定子电压U1不能高于它的额定电压，只能等于额定电压U1N。这样当频率f1增大时，电机磁通必须减小，才能保证E1=4.44f1N1φm等式成立。
三、变频器在水库供水系统中的应用
（一）水泵的工作特性
当水泵转速为n1时，扬程-流量的特性为曲线①；当水泵转速为n2时，扬程-流量的特性为曲線⑤；当水泵转速为n1时，功率-流量的特性为曲线②；水泵管阻特性为曲线③和曲线④。设水泵最高效率为A点，流量Q输出为1，则轴功率P1正比于流量、扬程的乘积面积AH1OQ1。要减小流量从Q1到Q2时，如果使用传统方法关小阀门，由于阻力加大，管阻特性就要从曲线③调整到曲线④，水泵运行由原来的A工作点调整到新的B工作点。这时，水泵扬程增大，轴功率P2正比于流量、扬程的乘积面积BH2OQ2。假果使用变频调速，水泵从转速n1减小到n2，当保持流量Q2恒定时，大幅降低水泵扬程H3，轴功率P3正比于面积CH3OQ2。比较三种运行方式下的轴功率，显然P3比P1、P2明显小，节约的能耗耗ΔP正比于面积BH2H3C，可见变频调速节能效果显著。
（二）恒压供水变频调速系统
恒压供水指的是无论管网流量多少，总能让管网的压力保持恒定。为达到这个目标，需要变频器、给定压力和反馈压力三者形成闭环控制，调节水泵转速，从而达到控制管网中水压恒定目的。下面介绍变频器一拖二恒压供水系统在水库中的应用。
1.控制系统。变频器一拖二恒压供水就是系统中两台水泵，一用一备，当主用泵故障或检修时，投入备用泵运行，供水保持连续性，并且当变频器出现故障时，可手动实现变频/工频切换。
2.控制系统结构。该系统主要由ABB ACS800 变频器、软起动器和压力显示控制仪组成。该系统可实现功能如下：
（1）该系统为一拖二、变频/工频手动转换的恒压供水系统，通过万能转换开关来选择任意一台泵为变频主泵，另一台泵为工频备用泵。这样就能满足运行期间定期检修泵的要求。
（2）ABB ACS800 变频器是集微电脑控制器与通用变频器于一体的变频器。压力给定通过变频器控制面板直接输入微电脑控制器内。
（3）变频器根据给定压力和反馈压力大小进行变频，从而进行调速运行。
（4）变频器具有电动机过电流、过电压、过载、欠电压、缺相等故障保护功能。
（5）泵工频起动时通过软起动器进行起动，避免了起动泵时对电网的干扰。
四、结束语
该变频调速控制系统，结构简单，配置灵活，具有良好的软启动性能及带负载能力，其动态性和稳态性均能满足水库供水工艺的要求。系统运行后具有明显的节能降耗作用，经济效益十分显著。
参考文献：
[1]电机学，煤炭工业出版社
[2]黄俊，王赵安，电力电子变流技术，机械工业出版社，1999
[3]韩安荣，通用变频器及其应用，机械工业出版社，2000
【关键词】变频器 异步电动机 调速 恒压供水 节能
一、引言
目前，交流电动机调速方法很多，调压、串级、滑差、变频等方式都有不同程度地应用于各种各样工控领域。随着变频技术发展，变频器越来越多地被应用于调速场合。本文介绍了变频器基本原理、泵的节能原理及在水库改造中设计的一套变频调速控制系统。该系统大大提高了水库控制精度及运行稳定性，节能效果明显，平均耗电量较通常供水方式节省40%。
二、变频器的原理
（一）工频以下的变频调速
这种情况调速时磁通保持恒定。要保证电动机的转矩不变，就要使电机磁通φm恒定，根据上式可知，电机定子频率和感应电动势同时减小时才能保证等号成立，因此必须在电动势和频率的比值为定值的前提下进行调频控制。
（二）工频以上的变频调速
当工频f1N增大，而电机定子电压U1不能高于它的额定电压，只能等于额定电压U1N。这样当频率f1增大时，电机磁通必须减小，才能保证E1=4.44f1N1φm等式成立。
三、变频器在水库供水系统中的应用
（一）水泵的工作特性
当水泵转速为n1时，扬程-流量的特性为曲线①；当水泵转速为n2时，扬程-流量的特性为曲線⑤；当水泵转速为n1时，功率-流量的特性为曲线②；水泵管阻特性为曲线③和曲线④。设水泵最高效率为A点，流量Q输出为1，则轴功率P1正比于流量、扬程的乘积面积AH1OQ1。要减小流量从Q1到Q2时，如果使用传统方法关小阀门，由于阻力加大，管阻特性就要从曲线③调整到曲线④，水泵运行由原来的A工作点调整到新的B工作点。这时，水泵扬程增大，轴功率P2正比于流量、扬程的乘积面积BH2OQ2。假果使用变频调速，水泵从转速n1减小到n2，当保持流量Q2恒定时，大幅降低水泵扬程H3，轴功率P3正比于面积CH3OQ2。比较三种运行方式下的轴功率，显然P3比P1、P2明显小，节约的能耗耗ΔP正比于面积BH2H3C，可见变频调速节能效果显著。
（二）恒压供水变频调速系统
恒压供水指的是无论管网流量多少，总能让管网的压力保持恒定。为达到这个目标，需要变频器、给定压力和反馈压力三者形成闭环控制，调节水泵转速，从而达到控制管网中水压恒定目的。下面介绍变频器一拖二恒压供水系统在水库中的应用。
1.控制系统。变频器一拖二恒压供水就是系统中两台水泵，一用一备，当主用泵故障或检修时，投入备用泵运行，供水保持连续性，并且当变频器出现故障时，可手动实现变频/工频切换。
2.控制系统结构。该系统主要由ABB ACS800 变频器、软起动器和压力显示控制仪组成。该系统可实现功能如下：
（1）该系统为一拖二、变频/工频手动转换的恒压供水系统，通过万能转换开关来选择任意一台泵为变频主泵，另一台泵为工频备用泵。这样就能满足运行期间定期检修泵的要求。
（2）ABB ACS800 变频器是集微电脑控制器与通用变频器于一体的变频器。压力给定通过变频器控制面板直接输入微电脑控制器内。
（3）变频器根据给定压力和反馈压力大小进行变频，从而进行调速运行。
（4）变频器具有电动机过电流、过电压、过载、欠电压、缺相等故障保护功能。
（5）泵工频起动时通过软起动器进行起动，避免了起动泵时对电网的干扰。
四、结束语
该变频调速控制系统，结构简单，配置灵活，具有良好的软启动性能及带负载能力，其动态性和稳态性均能满足水库供水工艺的要求。系统运行后具有明显的节能降耗作用，经济效益十分显著。
参考文献：
[1]电机学，煤炭工业出版社
[2]黄俊，王赵安，电力电子变流技术，机械工业出版社，1999
[3]韩安荣，通用变频器及其应用，机械工业出版社，2000