一臺(tái)原系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)在全功率頻率工作時(shí)，電機(jī)運(yùn)行電流為289A，采用變頻調(diào)速時(shí)，50Hz全功率運(yùn)行的功率因數(shù)約為0.99，電流為257A，這是由于變頻器內(nèi)部濾波電容帶來(lái)的功率因數(shù)的提高。節(jié)能計(jì)算如下:
δ s = UI =× 380× (289-257) = 21kva
因此，本文認(rèn)為其節(jié)能效果約為單機(jī)容量的11%。
實(shí)際分析:S代表視在功率，即電壓和電流的乘積。當(dāng)電壓相同時(shí)，視在功率節(jié)省百分比和電流節(jié)省百分比相同。在有電抗的電路中，視在功率只反映配電系統(tǒng)允許的zui輸出容量，而不是電機(jī)消耗的實(shí)際功率。電機(jī)消耗的實(shí)際功率只能用有功功率來(lái)表示。在本例中，雖然實(shí)際電流用于計(jì)算，但計(jì)算的是視在功率而不是有功功率。我們知道，電機(jī)消耗的實(shí)際功率是由風(fēng)扇及其負(fù)載決定的。功率因數(shù)的提高并沒(méi)有改變風(fēng)扇的負(fù)載，也沒(méi)有提高風(fēng)扇的效率，風(fēng)扇實(shí)際消耗的功率并沒(méi)有減少。功率因數(shù)提高后，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不變，電機(jī)定子電流不變，電機(jī)消耗的有功功率和無(wú)功功率不變。功率因數(shù)提高的原因是內(nèi)部濾波電容產(chǎn)生無(wú)功功率，被電機(jī)消耗。隨著功率因數(shù)的提高，實(shí)際輸入電流減小，從而降低了電網(wǎng)與變頻器之間的線損和變壓器的銅耗。
同時(shí)，負(fù)載電流降低，給變頻器供電的變壓器、開(kāi)關(guān)、接觸器、電線等配電設(shè)備將帶來(lái)更多的負(fù)載。需要指出的是，如果考慮損耗，而不是像這樣節(jié)省電線損耗和變壓器銅消耗，當(dāng)變頻器滿負(fù)荷運(yùn)行50Hz時(shí)，不僅不能節(jié)能，而且能耗電。因此，用電源計(jì)算節(jié)能效果是錯(cuò)誤的。
在某地的一家水泥廠中的離心風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率75kW，額定電壓380V，額定電流140A。變頻改造前，閥門全開(kāi)。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，電機(jī)電流為70A，僅為負(fù)載的50%，功率因數(shù)為0.49，有功功率為22.6 kW，視在功率為4607 kVA。
變頻調(diào)速改造后，閥門全開(kāi)，額定轉(zhuǎn)速下三相電網(wǎng)平均電流37A，認(rèn)為(70-37)≥70×* = 44.28%。這看似合理，但本質(zhì)上節(jié)能效果還是以視在功率來(lái)計(jì)算的。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步測(cè)試，工廠發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)為0.94，有功功率為22.9kW，視在功率為24.4kVA，可見(jiàn)隨著有功功率的增加，不僅不省電，反而耗電。有功功率增加的原因是考慮了損耗，但沒(méi)有考慮節(jié)省線損和變壓器銅耗。這個(gè)誤差的關(guān)鍵是沒(méi)有考慮功率因數(shù)的增加對(duì)電流下降的影響，默認(rèn)功率因數(shù)不變，夸大了變頻器的節(jié)能效果。因此，在計(jì)算節(jié)能效果時(shí)，必須使用有功功率而不是視在功率。
