自1997年京都議定書生效以來，有關汽車尾氣、溫室效應氣體和有效利用能源等問題越來越多地被公眾所關注，尤其是工業企業也在降低溫室效應氣體排放方面做了大量的努力，在交通和能源工業企業中也獲得了一些成功。盡管如此，部分企業還是因懼怕虧損而放棄了生產節省資源且有利于環保的產品。但是，保護環境并非一定要支出價格昂貴的費用，在許多情況下，我們可以在很短的時間內通過節能性設計而使用戶的設備成為環保型產品。本文介紹的變頻器應用就是一個典型的示例。

工業產值的增值是用戶關注的一個方面，而另一個方面則應是節約能源與降低有害氣體的排放，這兩個方面相互矛盾嗎？Ratingen市的自動化技術專家Schneider電子技術公司認為并非如此，這兩方面是能夠統一起來的，因為大部分的能源沒有得到有效地利用，典型的示例就是通風機和流程泵。

電動機調節節約能源

在許多應用場合中，電動機是用于產生動力的，這是如今自動化技術要解決的一個核心問題。據德國電氣電子工業協會ZVEI的調查研究：在整個工業領域中每年消耗的電力高達2750億kWh，這其中很大一部分電力都是用來驅動電動機的。需要“流量”的工作情況，例如通風機、流程泵或壓縮機等提供氣體及液體流量的電力設備，它們消耗的能源接近整個工業領域所消耗能源的三分之二，這一數字能夠給人留下深刻的印象。但更困難的是如何節能，這就要首先考慮一下，現今大多數的“流量”是如何調節的。在傳統的流量供應設備中，一般情況下電動機都是直接從電網中獲取電力。這也就是說：電動機的轉速與電網電源的頻率直接相關。若想對流量進行調節，減少輸出流量，有多種機械措施：利用調節閥對壓力和流量進行調節；利用節流板或旁通閥進行調節等（圖1）。而對于電動機來講幾乎沒有任何改動：只有啟動和制動來對速度進行調節；這在通風機或流程泵的應用中是可行的。通過電動機輸出扭矩對流量進行調節時，電動機的負載可以減小，但其所節約的能源相對較少，例如：將通風機的額定流量減少20%，僅僅只能節約10%的能源。（圖2）

圖1 利用轉速調節進行流量調節時比利用節流調節方法明顯節約能源

圖2 利用渦扭矩調節通風機后，系統將額定輸出流量降低20%后，僅能節約10%的能源
推出相關規定，只為保護環境

Schneider電氣技術公司研發生產的Altivar系列的變頻器為各種驅動應用提供了正確的節能方案。11型、21型及31型的Altivar系列變頻器的功率范圍為0.18~75kW，其不僅能夠節約能源，不久前還通過了RoHS（關于在電子電氣設備中限制使用某些有害物質指令）認證（圖3）。這一技術規范對電氣及電子儀器設備類產品中有害物質（鉛、水銀或鎘）的使用做出了明確限制。固定式機床和設備不受RoHS技術規范的限制。同時，其也滿足了WEEE技術規范（電氣和電子產品廢棄物指令）的要求。61型及71型Altivar系列的變頻器的功率范圍為0.37~500kW，是適合于固定機床和設備使用的變頻器（圖4）。盡管此種用途的變頻器不受上述兩個技術規范的限制，但是Schneider公司還是決定按照上述兩個技術規范的要求進行設計，生產有利于環境保護的產品。而實際研發生產出的變頻器性能甚至超過了上述兩個技術規范的要求。例如WEEE技術規范要求儀器設備70%的零部件能夠回收再利用，而Schneider生產的大型機床設備用變頻器零部件的回收率已達到了88%。

圖3 功率范圍為0.18～75kW的11型、21型及31型變頻器系列可滿足RoHS技術規范要求，
因此適合于在小型電氣和電子設備中使用

圖4 功率范圍為0.37～500kW的Altivar 61和71型變頻器家族適合于在固定設備中使用，
它們滿足了RoHS和WEEE技術規范的要求
除此之外，工作在機床設備附近的職工聽覺也得到了保護。變頻器工作中的標準頻率為12kHz，遠遠低于聽覺敏感的最高頻率范圍，此時，電動機和變頻器工作所產生的噪聲對人的聽覺來講，相對來說是“安靜的”。

使用時選擇了，實踐中節約了

然而，變頻器的研發生產不僅僅是為了保護環境。不同的應用實例已經證明：使用變頻器可以做到真正節約能源。例如，La Rochelle公司工業用水供應站的流程泵使用變頻器調節后可以節約20%~25%的能源（圖5）；法國Nantes市TEMIC Semiconducters公司利用變頻器調節的中央通風設備每年可以節省127000kWh的電力（圖6），而在這一技術改造項目中他們共投入了35670歐元的資金。在13個月內，他們的投資可以利用節約的電力費用收回投資成本；換一種說法：從第14個月起他們就開始省錢了。由此可見，有利于環境保護的措施不一定要付出高昂的代價，正確的解決方案除了能夠保護環境還可以為用戶賺錢。

圖5 La Rochelle公司工業用水供應站的流程泵使用變頻器調節后可節約20%～25%能源

圖6 法國Nantes市TEMIC Semiconducters公司利用變頻器
調節的中央通風設備每年可節省127000kWh的電力
通過調節轉速來調節流量

利用轉速進行流量調節，其有著自己不同的特點：它避免了生成許多無用的脈沖信號，也避免了人為的減少多余的輸出脈沖。因此，從最初就對通風機或流程泵采用轉速調節是非常有意義的，可以避免輸出多余的流量。為了實現轉速調節，就要使用變頻器。其在一定的轉速范圍內對電動機的轉速進行無級調節，從而精確地按照實際需求輸出所需的流量，并且還能降低能源消耗。使用變頻器是節約能源的一個重要手段。此外，使用變頻器后還能降低工作噪聲，并減少發熱提高設備使用壽命。