機電設(shè)備配合設(shè)計原則:電機最大功率必須滿足負載下的機械功率和扭矩。對于不同的負載，最大值并不是一直發(fā)生的，負載的變化是非線性的，而電機的輸出功率是恒定的，這意味著當(dāng)負載不是最大值時，電機輸出了相當(dāng)一部分多余的功率，電能被浪費了。風(fēng)機和水泵就是典型的例子。

以往風(fēng)機和泵的風(fēng)量和流量控制很少采用速度控制方式，基本上是由鼠籠式異步電機驅(qū)動勻速運行。當(dāng)需要改變空氣量或流速時，實際上調(diào)節(jié)了風(fēng)門或節(jié)流閥。雖然這種控制簡單可行，能夠滿足流量要求，但從節(jié)能的角度來看，對電機來說是非常不經(jīng)濟的。在生產(chǎn)中很容易檢測到。

這種設(shè)備通常運行很長時間，甚至長時間不停機。在實際檢測中發(fā)現(xiàn)，除了極短時間內(nèi)的最大流量外，近90%的時間都是在中低負荷狀態(tài)下運行，至少浪費了總用電量的40%。采用變頻調(diào)速，控制風(fēng)機和泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，對節(jié)能和提高經(jīng)濟效益具有重要意義。

風(fēng)機、水泵節(jié)能方法

從流量控制原理來看，風(fēng)機和水泵的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。

1.具體在工廠測試底部風(fēng)扇的冷卻控制系統(tǒng)。根據(jù)不同的物料和不同的底部冷卻溫度，熔煉爐的設(shè)計滿足最大冷卻風(fēng)量。四個18.5KW4極葉輪風(fēng)扇設(shè)計為滿功率運行，但使用最大冷卻風(fēng)量的概率極低。冶煉常用幾種材料，四風(fēng)機風(fēng)量過大；兩套分體時，無法滿足冷卻要求；一側(cè)開一對，冷卻不均勻，不能滿足工藝要求；原來設(shè)計的四分體風(fēng)扇通過調(diào)節(jié)導(dǎo)風(fēng)板可以滿足冷卻要求，但是對于電機來說，浪費了電能。風(fēng)板全開時，運行電流為24A，全閉時，為22A。輸入功率從17.0 kW到18.5 kW不等，節(jié)電率小于8%。根據(jù)這一特殊要求，制定了兩個分體電機開環(huán)變頻控制，兩個全速風(fēng)機匹配的方案，可以滿足不同材料的溫控要求，節(jié)約電能。按照這個方案，節(jié)能效果非常明顯。其中一種材料需要以固定的頻率冷卻，每隔幾個月更換一次。設(shè)定頻率在25到35之間，完全滿足冷卻要求。以工頻運行時，一臺18.5千瓦的風(fēng)機(變頻器輸出)每小時耗電11.9度，每天24小時耗電285.6度。根據(jù)正常運行時不同材料的溫度要求，設(shè)定頻率分別為25Hz、30 Hz、35 Hz、40 Hz和45 Hz。操作測量參數(shù)如下:

設(shè)置頻率(赫茲)運行電流(a)負載率輸入功率(引腳[1]) 24小時功耗

(千瓦時)與工頻輸入功率的比較:節(jié)電率

需要指出的是，當(dāng)變頻器輸出頻率降低時，輸出電壓也相應(yīng)降低，輸入功率明顯下降。當(dāng)電壓相應(yīng)降低時，電機不會升溫。如果在頻率不變的情況下，電壓下降到浮動電壓的下限，電機就會升溫。

2.水泵省電:原理與風(fēng)扇類似。以某酒店750噸中央空調(diào)冷水機組系統(tǒng)的90KW制冷泵和55KW冷卻泵為例，主機制冷根據(jù)溫度變化工作，是非線性負載，而泵電機基本上是線性恒功率輸出。55KW冷卻水泵的流量可以通過調(diào)節(jié)閥門來改變。雖然能滿足主機的運行要求，但對電機的節(jié)電意義不大。閥門全開全關(guān)時，電流從107A到97A不等，平均節(jié)電不到7%。通過改造，主要采用溫度控制，壓力控制為泵電機閉環(huán)變頻控制。泵電機平均節(jié)電率在30%以上；90KW冷凍水泵電機通過調(diào)節(jié)閥門電流在163 ~ 148 a之間變化，平均節(jié)電率小于6%。閉環(huán)控制變頻調(diào)速改造后，平均節(jié)電率在30%以上。為什么省電空間這么大？因為中央空調(diào)系統(tǒng)的最大容量是根據(jù)人流量、氣溫、空間散熱三個極限指標(即人流量最大、氣溫最高、空間散熱最差)來計算的，所以平時出現(xiàn)這種情況的概率極低，憑經(jīng)驗不足10%。空調(diào)系統(tǒng)大部分運行時間處于中低負荷狀態(tài)。空調(diào)主機的負荷曲線是非線性的，而水系統(tǒng)的泵負荷是非線性的，這樣，當(dāng)主機未處于最大負荷時，必然有浪費電能的空間。通過變頻調(diào)速，泵電機的負載曲線與空調(diào)主機的負載曲線一致或接近。

3.由水泵風(fēng)機變頻器控制的傳動調(diào)速設(shè)備均為3KV以上大容量電機，一般在幾百千瓦到幾千千瓦之間，負載率大于0.5。節(jié)能效率略低于低壓變頻控制，約為18-25%。電機容量大，耗電多。雖然節(jié)能率低，但由于所耗電能基數(shù)較大，因此，這部分節(jié)能效益依然十分可觀。