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自1997年京都议定书生效以来，有关汽车尾气、温室效应气体和有效利用能源等问题越来越多地被公众所关注，尤其是工业企业也在降低温室效应气体排放方面做了大量的努力，在交通和能源工业企业中也获得了一些成功。尽管如此，部分企业还是因惧怕亏损而放弃了生产节省资源且有利于环保的产品。但是，保护环境并非一定要支出价格昂贵的费用，在许多情况下，我们可以在很短的时间内通过节能性设计而使用户的设备成为环保型产品。本文介绍的变频器应用就是一个典型的示例。
工业产值的增值是用户关注的一个方面，而另一个方面则应是节约能源与降低有害气体的排放，这两个方面相互矛盾吗？Ratingen市的自动化技术专家Schneider电子技术公司认为并非如此，这两方面是能够统一起来的，因为大部分的能源没有得到有效地利用，典型的示例就是通风机和流程泵。
电动机调节节约能源
在许多应用场合中，电动机是用于产生动力的，这是如今自动化技术要解决的一个核心问题。据德国电气电子工业协会ZVEI的调查研究：在整个工业领域中每年消耗的电力高达2750亿kWh，这其中很大一部分电力都是用来驱动电动机的。需要“流量”的工作情况，例如通风机、流程泵或压缩机等提供气体及液体流量的电力设备，它们消耗的能源接近整个工业领域所消耗能源的三分之二，这一数字能够给人留下深刻的印象。但更困难的是如何节能，这就要首先考虑一下，现今大多数的“流量”是如何调节的。在传统的流量供应设备中，一般情况下电动机都是直接从电网中获取电力。这也就是说：电动机的转速与电网电源的频率直接相关。若想对流量进行调节，减少输出流量，有多种机械措施：利用调节阀对压力和流量进行调节；利用节流板或旁通阀进行调节等（图1）。而对于电动机来讲几乎没有任何改动：只有启动和制动来对速度进行调节；这在通风机或流程泵的应用中是可行的。通过电动机输出扭矩对流量进行调节时，电动机的负载可以减小，但其所节约的能源相对较少，例如：将通风机的额定流量减少20%，仅仅只能节约10%的能源。（图2） （图片）
图1 利用转速调节进行流量调节时比利用节流调节方法明显节约能源 （图片）
图2 利用涡扭矩调节通风机后，系统将额定输出流量降低20%后，仅能节约10%的能源 推出相关规定，只为保护环境
Schneider电气技术公司研发生产的Altivar系列的变频器为各种驱动应用提供了正确的节能方案。11型、21型及31型的Altivar系列变频器的功率范围为0.18~75kW，其不仅能够节约能源，不久前还通过了RoHS（关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令）认证（图3）。这一技术规范对电气及电子仪器设备类产品中有害物质（铅、水银或镉）的使用做出了明确限制。固定式机床和设备不受RoHS技术规范的限制。同时，其也满足了WEEE技术规范（电气和电子产品废弃物指令）的要求。61型及71型Altivar系列的变频器的功率范围为0.37~500kW，是适合于固定机床和设备使用的变频器（图4）。尽管此种用途的变频器不受上述两个技术规范的限制，但是Schneider公司还是决定按照上述两个技术规范的要求进行设计，生产有利于环境保护的产品。而实际研发生产出的变频器性能甚至超过了上述两个技术规范的要求。例如WEEE技术规范要求仪器设备70%的零部件能够回收再利用，而Schneider生产的大型机床设备用变频器零部件的回收率已达到了88%。（图片）
图3 功率范围为0.18～75kW的11型、21型及31型变频器系列可满足RoHS技术规范要求，
因此适合于在小型电气和电子设备中使用 （图片）
图4 功率范围为0.37～500kW的Altivar 61和71型变频器家族适合于在固定设备中使用，
它们满足了RoHS和WEEE技术规范的要求 除此之外，工作在机床设备附近的职工听觉也得到了保护。变频器工作中的标准频率为12kHz，远远低于听觉敏感的最高频率范围，此时，电动机和变频器工作所产生的噪声对人的听觉来讲，相对来说是“安静的”。
使用时选择了，实践中节约了
然而，变频器的研发生产不仅仅是为了保护环境。不同的应用实例已经证明：使用变频器可以做到真正节约能源。例如，La Rochelle公司工业用水供应站的流程泵使用变频器调节后可以节约20%~25%的能源（图5）；法国Nantes市TEMIC Semiconducters公司利用变频器调节的中央通风设备每年可以节省127000kWh的电力（图6），而在这一技术改造项目中他们共投入了35670欧元的资金。在13个月内，他们的投资可以利用节约的电力费用收回投资成本；换一种说法：从第14个月起他们就开始省钱了。由此可见，有利于环境保护的措施不一定要付出高昂的代价，正确的解决方案除了能够保护环境还可以为用户赚钱。（图片）
图5 La Rochelle公司工业用水供应站的流程泵使用变频器调节后可节约20%～25%能源 （图片）
图6 法国Nantes市TEMIC Semiconducters公司利用变频器
调节的中央通风设备每年可节省127000kWh的电力 通过调节转速来调节流量
利用转速进行流量调节，其有着自己不同的特点：它避免了生成许多无用的脉冲信号，也避免了人为的减少多余的输出脉冲。因此，从最初就对通风机或流程泵采用转速调节是非常有意义的，可以避免输出多余的流量。为了实现转速调节，就要使用变频器。其在一定的转速范围内对电动机的转速进行无级调节，从而精确地按照实际需求输出所需的流量，并且还能降低能源消耗。使用变频器是节约能源的一个重要手段。此外，使用变频器后还能降低工作噪声，并减少发热提高设备使用寿命。
11/4/2009
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