今天，人類享受著高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代物質(zhì)文明。在“現(xiàn)代”這個詞中，“電”扮演著何等重要的作用是不言而喻的。我們不能設(shè)想，也不敢設(shè)想，在現(xiàn)代社會中如果沒有電將會怎樣。當(dāng)然，我們沒有必要作這樣的設(shè)想和擔(dān)心，因為電力工業(yè)的巨大生產(chǎn)能力和傳輸能力是可靠的、安全的。可是，我們又清醒的認(rèn)識到，在地球上，能源和資源并不是取之不盡、用之不竭的。地球上的生態(tài)環(huán)境也不允許人類為所欲為地?fù)]霍這些能源和資源。似乎有這樣的共識，能源、資源、環(huán)境是21世紀(jì)困擾人類的三大難題。面對難題，現(xiàn)代人是不會無所作為的。變頻技術(shù)正在成為人類解決這三大難題的有力工具之一。 一 變頻技術(shù) 　　 50年代發(fā)明了晶閘管，人們開始了用弱電控制強(qiáng)電的研究。經(jīng)過幾十年的努力，誕生了一個新興學(xué)科——電力電子技術(shù)。它是一門研究如何利用電力電子器件對電能進(jìn)行控制、變換和傳輸?shù)膶W(xué)科。這個學(xué)科的核心或著說最重要的成就是變頻技術(shù)。它是微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科相互結(jié)合、相互滲透的結(jié)晶。它能使物美價廉的交流感應(yīng)電動機(jī)的調(diào)速性能象直流電機(jī)一樣完美。 電廠發(fā)電，電網(wǎng)送電，電到了用戶身邊，這就是頻率為50赫茲的市電。用戶要想把市電改造成頻率能夠大范圍連續(xù)可調(diào)的電源，就要用變頻器來實現(xiàn)。變頻器的輸出頻率可在幾赫茲甚至零點(diǎn)幾赫茲到幾百赫茲的范圍內(nèi)任意選擇或自動調(diào)整。 交流異步感應(yīng)電動機(jī)誕生于19世紀(jì)80年代，在這種電動機(jī)中轉(zhuǎn)子側(cè)的電流不從外部引入，而由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，故而結(jié)構(gòu)簡單牢固、體積小、重量輕、價格低廉便于維護(hù)。在當(dāng)今的電氣傳動總?cè)萘恐校@種電機(jī)占有80%左右的分比。但它有一個致命的缺點(diǎn)，就是不易調(diào)速。在不調(diào)速的情況下，這種電機(jī)已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)了120年。所有必須調(diào)速的場合全是直流電機(jī)的一統(tǒng)天下。直到20世紀(jì)80年代，在發(fā)達(dá)國家變頻技術(shù)達(dá)到了實用階段。在我們國家，變頻技術(shù)的應(yīng)用僅是近十多年的事情。交流電動機(jī)還是原來的交流感應(yīng)電動機(jī)，自從有了變頻器，它就獲得了快快慢慢的自由。作為交流感應(yīng)電動機(jī)的電源，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速近似正比于電源頻率，頻率連續(xù)可調(diào)，則轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。變頻器的全名應(yīng)為交流感應(yīng)電動機(jī)變頻調(diào)速器。 二、變頻與節(jié)能 　　 大力推廣變頻器應(yīng)用意義重大。其社會效益和經(jīng)濟(jì)效益可觀。在提升機(jī)、起重機(jī)、機(jī)床、食品機(jī)械、擠壓機(jī)、自動倉庫等場合使用，能明顯提高生產(chǎn)率。在風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、各種泵、機(jī)床、食品機(jī)械、造紙機(jī)械、薄膜生產(chǎn)線、鋼板加工生產(chǎn)線、印刷電路板基板鉆孔機(jī)、高速刻紋機(jī)等場合使用，能明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量。在搬運(yùn)機(jī)械、金屬加工機(jī)械、纖維機(jī)械、造紙生產(chǎn)線、薄膜生產(chǎn)線、鋼板加工生產(chǎn)線等場合使用，還可以減少維護(hù)、降低成本、簡化操作或?qū)崿F(xiàn)操作自動化。 用上變頻器，在多數(shù)場合節(jié)約電能十分明顯。以下特把節(jié)能原理簡述幾句。 　　 在礦山、油田、化工、電廠等單位都有風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)一類的設(shè)備。其功率可達(dá)數(shù)百千瓦甚至上千千瓦。調(diào)節(jié)風(fēng)量和壓力可以有兩種方法：一種是傳統(tǒng)方法，即使用風(fēng)門。當(dāng)要求減少風(fēng)量時，就關(guān)小風(fēng)門。顯然將有相當(dāng)一部分能量消耗到了管阻上。另一種方法是改變設(shè)備的轉(zhuǎn)速，不用風(fēng)門，或者風(fēng)門始終開到最大位置，因而系統(tǒng)的管阻很小，當(dāng)然管道系統(tǒng)消耗的能量就小。由空氣動力學(xué)知識可知，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比、軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。例如：設(shè)風(fēng)量最大值為1，所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速、軸功率當(dāng)然也是最大值，也都設(shè)為1。當(dāng)要求風(fēng)量減到0.5時，所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速也就是0.5了。這時軸頭功率則為：（0.5）3=0.125=1/8。這就是說若風(fēng)量減少一半，所要求的功率只有1/8就夠了。若對于一個數(shù)百千瓦的風(fēng)機(jī)而言，其節(jié)能效果將十分明顯。例如1999年山東費(fèi)縣水泥廠的主窯風(fēng)機(jī)用上山東汶上產(chǎn)的風(fēng)光牌JD-BP4245型變頻器后，節(jié)電效果≥30%，十幾萬元的變頻器，5個月就收回了投資。再例，山東桑盾集團(tuán)中密度纖維板廠將汶上產(chǎn)的JD—BP430型變頻器用到深井水泵上，山東能源利用檢測中心于1997年10月31日對其進(jìn)行了測試，試驗報告中說，僅生活用水時節(jié)電率為58%，生產(chǎn)、生活正常用水時節(jié)電為40%。再例，山東濱州造紙廠30千瓦的風(fēng)機(jī)用上變頻器后，節(jié)電率為31%。成功使用變頻器的例子成千上萬，請不要把節(jié)省了電費(fèi)看成唯一的收益。其實還有更大的社會效益，例如鍋爐風(fēng)機(jī)用上了變頻器，除了節(jié)約電費(fèi)外，由于燃燒充分，就節(jié)約了燃料，煙囪冒黑煙變成了冒白煙，這不就與前面的三大難題都聯(lián)系起來了嗎？將來變頻技術(shù)在交通工具方面得到廣泛應(yīng)用，對治理環(huán)境會有更大貢獻(xiàn)。難能可貴，一種技術(shù)對解決三大難題都有好處。 三、提高與推廣 　　 國產(chǎn)機(jī)與跨國大公司的洋產(chǎn)品相比還有差距。但是多數(shù)適應(yīng)場合如風(fēng)機(jī)、水泵、油泵、空壓機(jī)、紡織行業(yè)的梳毛機(jī)、鋼廠喂絲機(jī)、塑料行業(yè)的擠塑機(jī)、建材行業(yè)的拔絲機(jī)、各種送料的傳送帶、礦山提升機(jī)等，國產(chǎn)機(jī)完全可以勝任，成功的例子不勝枚舉。在高壓變頻器、矢量控制、直接力矩控制型的變頻器方面，國產(chǎn)機(jī)正在努力，估計3～5年內(nèi)可形成規(guī)模生產(chǎn)能力。 在推廣應(yīng)用方面，筆者曾在《變頻器世界》上提出過一個思路：采用租賃方式。用戶可以一分錢不化，用每個月節(jié)約的電費(fèi)付租賃費(fèi)，半年后制造商全部收回貨款后，就把變頻器送給用戶了。我看這種方式很有誘惑力。 變頻器市場前景十分美好，大面積推廣必定會有豐厚的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。