风机、水泵类电动机在不同调节方式下的功率损耗和节电效果差异很大。以在80%额定流量下，不同调节方式的耗电率和节电率见2.2不同调节方式的耗电率和节电率比较%对于流量调节，无论是出口阀调节还是入口阀调节，都会使大量流量消耗在截流过程中，对管道和阀门均会造成较大的冲击，调节的线性度差，风机易发生喘振，且电动执行器故障率高，不适宜频繁调节，构成闭环调节系统难度大；采用液力耦合器调节，尽管流量变化平滑，但液力耦合器体积大，调节范围窄，节电效果不明显，且油系统维护复杂。
由流体力学原理知：流量Q与转速n成正比，压力H与转速n2成正比，轴功率P与转速n 3成正比，即：
Q / Qe= n / ne， H / He= （ n/ ne）2， P/ Pe= （ n / ne）3（ 1）式中： Q、H、P和n给定工况下的流量、压力、轴功率和转速；Q e、H e、P e和n e额定工况下的流量、压力、轴功率和转速。
电机转速的基本公式：
n = 60f / p （1- s）（ 2）式中： f电机定子频率；p电机的极对数，为常数；s电机的转差率。
从式（ 2）中不难看出，变频调速就是均匀地调节电动机定子频率f ，从而平滑地调节电动机的转速n.异步电动机变频调速具有调速范围宽、平滑性高、机械特性硬等优点，因此成为当前最主要的调速方式。
由公式（ 1）推出当电动机在给定转速n下，其节约的电量为：
Wn= < 1- （ n / ne）3> PeT（ 3）式中： W n节约的电量， kW h；t电动机在给定转速n下的运行时间， h.
由式（ 3）不难看出，当电动机转速n大幅度下降时，其节电效果非常明显。
中小功率电动机的变频调速节电已得到大家的认可，但节电效果有限。大功率的风机、水泵尽管数量少，但功率大，约占风机、水泵总功率的50% 60%，节电潜力巨大。
大功率变频器及变频调速方案
我国标准定义：高压是指电压等级为66 kV以上的供电电压，低压是指电压等级为1 kV以下的配电电压，中压是指电压等级为1 35 kV的配电电压，中压变频器是指输入/输出电压为1 10 kV的变频器。
目前较为推崇的多重、多级串联式中压变频器，是利用移相变压器得到多级低压工频电压，分别整流、滤波、逆变、串联后，再将各相中性点相连，以三相变频电源向电动机供电。各功率单元参数相同，耐压均为690 V，采用摸块化结构，易于更换。各功率单元通过采用多级低压IGBT的PWM式脉宽调制技术，使总输出的正弦波近乎基波。
目前的变频调速方案有以下几种：
（ 1）低低方案。电动机功率200 kW，采用低压变频器直接向380 V电动机供电，这也是目前最为普遍且应用最广泛的调速方案。
（ 2）高低低方案。200 kW电动机功率800 kW，电动机电压选定为380 660 V，通过降压变压器低压变频器，向电动机提供变频电源。
此方案性能优越，低压变频器技术成熟，变频器选择余地大，相对投资少，但若采用工频电源直接起动电动机，需受供电系统容量和配电变压器容量的限制。
（ 3）高低高方案。800 kW电动机功率1 500 kW，电动机电压选定为6 kV或10 kV，利用降压变压器将系统电压降为600 V或460 V，通过低压电流源型变频器变频后，再用升压变压器将电压升为6 kV或10 kV，向电动机提供变频电源。
此方案价格适中，调速平稳，但增加了降/升压变压器后，使整个回路效率降低，且升压变压器由于有谐波电流通过，温升会大幅度提高。
（ 4）高中中方案。1 000 kW电动机功率2 500 kW，电动机电压选定为1 7 kV、2 2 kV、3 3 kV或4 16 kV，利用降压变压器将系统电压降为1 7 kV、2 2 kV、3 3 kV或4 16 kV，通过降压变压器中压变频器，直接向电动机提供变频电源，此方案成本低，可靠性高，整个回路效率有所改善。
（5）高高方案。电动机功率3 000 kW，电动机电压选定为6 kV或10 kV，一般首推低耐压、多功率单元串联的多重化变频调速技术，但此方案对电动机的绝缘水平有较高的要求，且仅限于风机、水泵类无需四象限运行的负载，若考虑驱动卷杨机等负载，则应选用四象限运行的变频器。
存在问题用电设备出力下降目前大功率变频器的问题是供电电压高和电力电子器件耐压低的矛盾，同时PWM工作模式和系统寄生电感共同作用，形成过大的du/ dt，造成电机绝缘受损。由变频器产生的电网谐波，使用电设备损耗增加，使电动机附加了制动转矩，用电设备出力下降。这些都是影响大功率变频器大面积推广使用的主要因素之一。我国大功率变频器市场庞大，是国内外众多厂商竞争的热点，美国罗宾康（ ROBI CON）、罗克韦尔（ AB）、瑞典ABB、意大利ANSAL DO、日本的三菱、富士等公司，及国内的凯奇、先行、利德华福、成都的佳灵等公司，都相继开发出了大功率变频调速装置，尽管他们主回路的拓扑结构各有千秋，但基本上都解决了耐压和谐波治理等难题。
大功率变频器价格高大功率变频器价格过高也是影响大面积推广使用的主要因素之一。随着电机电压水平的提升，电机的绝缘水平必然提高，导致电机重量增加、价格上涨。电压水平的提升，也会使大功率变频器功率单元的串联数量增加，成本会大幅度提高。将不同电压等级下电动机和变频器单位价格列表如下3.
3电动机和变频器单位价格
同等电压条件下，功率越大，变频器与电动机价格比越小。应用展望电动机无功功率通过变频器直流环节的滤波电容进行瞬时补偿后，自身功率因数已高达0 95以上，使系统功率因数大大改善，减少了系统无功补偿电容器组的投入量。采用变频调速后，使被拖动机械长期在低于额定转速下运行，减少了节质对叶片及管道的磨损，减轻了轴承的磨擦，同时使机组的振动和噪声也明显降低，通过关键速度点的参数设定避开了风机喘振点。大功率电动机采用变频调速后，平滑地起动、停机，解决了电动机起停过程中对电网和被拖动设备的冲击。风机、泵类设备采用变频调速调节风量、流量是一种非常有效的接电措施。
有色冶金行业也属国民经济的耗电大户。矿山的挖掘机、排水泵、矿井通风机；选厂的球磨机；冶炼炉的各种鼓风机、排烟机（接力风机）、硫酸厂的SO 2风机；制氧站的空压机、氧压机等，这些大容量的拖动机械，其用电量占企业总用电量（电解、电炉除外）的60%.有色冶金工艺变化频繁，不同冶炼过程中风量、水量、气量波动幅度高达30% 80%，为满足工艺过程往往采用截流%的办法，使电能白白浪费，十分可惜。上述设备若采用变频调速节电，其节电效果将十分显著，多数投资在2年左右即可收回。
以10万t/ a粗铅的顶吹炉+鼓风炉+烟化炉冶炼工艺为例。其三种风机的拖动电机功率分别为（ 1）鼓风机： （ 280+ 2 1 250+ 2 560） kW= 3 900 kW（ 2）排烟机： （ 185+ 2 440 + 2 560） kW= 2 185 kW（ 3） SO 2风机： 2 500 kW总计安装功率为8 585 kW，计算功率为7 727 kW，上述风机均处于长年连续运行状态，按年运行7 500小时计算，年耗电量为57 948 750 kW h，按0 41元/ kW h计算，年电费为23 758 988元。大功率变频调速设备总投资约1 600万，按年节电40%计算，年节省电费约950万，投资回收率不到二年。
根据工艺过程参数变化，采用大功率变频调速装置，借助PLC或DCS控制系统4 20 mA的模拟输出，对上述三种风机实施闭环联动调节，使三种风机同时工作在最佳运行状态，其节电效果将更加显著。
结束
我国能源形势非常严峻，节能、节电势在必行，节电是节能最重要的组成部分。国务院明确提出十一五期间，要将企业能耗降低10%.伴随相关节能政策的出台，企业电费必然上涨，而随着市场日趋完善，大功率变频器商家之间的竞争更加激烈，必然带来大功率变频器价格的大幅度下降，企业的投资回收年限将大大缩短。
