机电设备配合设计原则:电机最大功率必须满足负载下的机械功率和扭矩。对于不同的负载，最大值并不是一直发生的，负载的变化是非线性的，而电机的输出功率是恒定的，这意味着当负载不是最大值时，电机输出了相当一部分多余的功率，电能被浪费了。风机和水泵就是典型的例子。

以往风机和泵的风量和流量控制很少采用速度控制方式，基本上是由鼠笼式异步电机驱动匀速运行。当需要改变空气量或流速时，实际上调节了风门或节流阀。虽然这种控制简单可行，能够满足流量要求，但从节能的角度来看，对电机来说是非常不经济的。在生产中很容易检测到。

这种设备通常运行很长时间，甚至长时间不停机。在实际检测中发现，除了极短时间内的最大流量外，近90%的时间都是在中低负荷状态下运行，至少浪费了总用电量的40%。采用变频调速，控制风机和泵的转速来调节流量，对节能和提高经济效益具有重要意义。

风机、水泵节能方法

从流量控制原理来看，风机和水泵的结构和工作原理基本相同。

1.具体在工厂测试底部风扇的冷却控制系统。根据不同的物料和不同的底部冷却温度，熔炼炉的设计满足最大冷却风量。四个18.5KW4极叶轮风扇设计为满功率运行，但使用最大冷却风量的概率极低。冶炼常用几种材料，四风机风量过大；两套分体时，无法满足冷却要求；一侧开一对，冷却不均匀，不能满足工艺要求；原来设计的四分体风扇通过调节导风板可以满足冷却要求，但是对于电机来说，浪费了电能。风板全开时，运行电流为24A，全闭时，为22A。输入功率从17.0 kW到18.5 kW不等，节电率小于8%。根据这一特殊要求，制定了两个分体电机开环变频控制，两个全速风机匹配的方案，可以满足不同材料的温控要求，节约电能。按照这个方案，节能效果非常明显。其中一种材料需要以固定的频率冷却，每隔几个月更换一次。设定频率在25到35之间，完全满足冷却要求。以工频运行时，一台18.5千瓦的风机(变频器输出)每小时耗电11.9度，每天24小时耗电285.6度。根据正常运行时不同材料的温度要求，设定频率分别为25Hz、30 Hz、35 Hz、40 Hz和45 Hz。操作测量参数如下:

设置频率(赫兹)运行电流(a)负载率输入功率(引脚[1]) 24小时功耗

(千瓦时)与工频输入功率的比较:节电率

需要指出的是，当变频器输出频率降低时，输出电压也相应降低，输入功率明显下降。当电压相应降低时，电机不会升温。如果在频率不变的情况下，电压下降到浮动电压的下限，电机就会升温。

2.水泵省电:原理与风扇类似。以某酒店750吨中央空调冷水机组系统的90KW制冷泵和55KW冷却泵为例，主机制冷根据温度变化工作，是非线性负载，而泵电机基本上是线性恒功率输出。55KW冷却水泵的流量可以通过调节阀门来改变。虽然能满足主机的运行要求，但对电机的节电意义不大。阀门全开全关时，电流从107A到97A不等，平均节电不到7%。通过改造，主要采用温度控制，压力控制为泵电机闭环变频控制。泵电机平均节电率在30%以上；90KW冷冻水泵电机通过调节阀门电流在163 ~ 148 a之间变化，平均节电率小于6%。闭环控制变频调速改造后，平均节电率在30%以上。为什么省电空间这么大？因为中央空调系统的最大容量是根据人流量、气温、空间散热三个极限指标(即人流量最大、气温最高、空间散热最差)来计算的，所以平时出现这种情况的概率极低，凭经验不足10%。空调系统大部分运行时间处于中低负荷状态。空调主机的负荷曲线是非线性的，而水系统的泵负荷是非线性的，这样，当主机未处于最大负荷时，必然有浪费电能的空间。通过变频调速，泵电机的负载曲线与空调主机的负载曲线一致或接近。

3.由水泵风机变频器控制的传动调速设备均为3KV以上大容量电机，一般在几百千瓦到几千千瓦之间，负载率大于0.5。节能效率略低于低压变频控制，约为18-25%。电机容量大，耗电多。虽然节能率低，但由于所耗电能基数较大，因此，这部分节能效益依然十分可观。