一、變頻調速與液力偶合器調速的工作原理 電動機采用變頻調速后，電動機轉軸與負載直接相連，但電動機不再由電網直接供電，而是由變頻器供電，變頻器通過改變電動機的供電頻率改變電機轉速，因此可以實現相當寬的頻率范圍內無級調速，而且在全范圍內具有優異的效率和功率因素特性。 采用變頻調速后，異步電動機轉速n=60f（1-s）/p，其中f 為變頻器輸出頻率，s 為異步電動機轉差率，p 為電動機極對數。 液力偶合器是通過控制工作腔內工作油液的動量矩變化，來傳遞電動機能量并改變輸出轉速的，電動機通過液力偶合器的輸入軸拖動其主動工作輪，對工作油進行加速，被加速的工作油再帶動液力偶合器的從動工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負載，這樣，可以通過控制工作腔內參與能量傳遞的工作油多少來控制輸出軸的力矩，達到控制負載的轉速的目地。因此液力偶合器也可以實現負載轉速無級調節。 如采用液力偶合器調速，則電動機轉軸連接到液力偶合器，而負載連接到液力偶合器，電動機仍由電網供電，電動機仍全速運行。 二、變頻調速與液力偶合器調速的節能比較 1、功率損耗的原因 電動機本身功率損耗除外，無論是變頻調速還是液力偶合器調速，均存在額外的功率損耗，液力偶合器從電動機輸出軸取得機械能，通過液力變速后送入負載，其效率不可能為1；變頻器從電網取的電能，通過逆變后送入電動機電樞，其效率也不可能是1。而且在全轉速范圍內，兩種方式的效率曲線也不一樣。 圖1“兩種調速方式效率曲線”為典型的液力偶合器和變頻器（高高變頻器）的效率－轉速曲線，隨著輸出轉速的降低，液力偶合器的效率基本上正比降低（例如：額定轉速時效率0.95，75%轉速時效率約0.72，20%轉速時效率約0.19），而變頻器在輸出轉速下降時效率仍然較高（例如：額定轉速時效率0.97，75%以上轉速時效率大于0.95，20%以上轉速時效率大于0.9）。 從曲線數據看，當輸出轉速降低時，液力偶合器的效率比變頻調速的效率下降快得多，因此變頻調速的低速特性比液力耦合器要好。當然，有一點我們應該看到，就是用于風機、泵類負載時，由于其軸功率與轉速的三次方成正比，當轉速下降時，雖然液力偶合器效率正比下降，但電動機綜合軸功率還是隨著轉速的下降成二次方比例下降，因此也能起到節能作用。 變頻調速通過電力電子整流和脈寬調制逆變技術改變電動機電樞的電壓和頻率，除本身控制所需很少一部分能量消耗保持不變外，電力電子器件的損耗基本上與輸出功率成正比，因此變頻調速可以在全轉速范圍內保持較高效率運行。而液力偶合器依靠泵和渦輪傳遞能量，在低速輸出時，泵和渦輪的效率均下降，因此綜合效率隨轉速下降而下降。 ２、理論計算節能比較 從理論上進行計算，舉例說明如下：1000KW 風機風量從100%降低到70%，由于流量與轉速一次方成正比，因此轉速可以降低70%，負載功率理論上降為34.3%，如果采用直接高高變頻調速，其效率按0.95 算，再考慮電動機效率在低功率時有所下降、和管道系統效率有所下降， 電網總輸入功率約34.3%/0.95/0.85/0.95=44.71%，即447.1KW，節能55.29%，全年按300 日計算，年節電398 萬度。如果采用液力偶合器，其效率按0.665 計算，電網總輸入功率約34.3%/0.665/0.85/0.95=63.87%，即638.7KW，節能36.13%，年節電260 萬度。 因此變頻調速每年多節電138 萬度。列表如下： [align=center]1000KW 高壓風機電動機降速70%時液力偶合器和變頻調速節能比較 [/align] ３、實測節能比較 以某電力設計院實測一臺20 萬千瓦機組引風機改裝液力耦合器及變頻調速為例：該異步電動機額定值為1250KW，6KV、142A、額定效率95％、額定轉速742RPM、額定功率因素0.85。 [align=center]三種調節方式在不同發電機負荷下的輸入電流如下： 三種調節方式的電動機綜合輸入功率如下： 三種調節方式的日耗電量預計如下： [/align] 按機組年運行300 日7200 小時計，應用變頻調速年節電385 萬度，而應用液力耦合器年節電268 萬度。雖然電動機功率不一致，但實測的節電比例與理論計算值基本一致。 三、變頻調速與液力偶合器調速的其他性能比較 變頻調速與液力偶合器調速除了節能方面的差別外，還在功率因素、起動性能、運行可靠性、運行維護、調節及控制特性、投資及回報等方面有較大差異。 １、功率因素 變頻調速可以在很寬的轉速范圍內保持高功率因素運行（例如20%以上轉速時功率因素大于0.95%），而液力偶合器低速運行時功率因素低于電動機額定功率因素，如果在70%以下轉速時，功率因素將低于0.7。采用液力偶合器如果需要提高功率因素，則需另加功率因素補償裝置。 2、起動性能 采用變頻調速時，如電動機保持額定轉矩起動，電網輸入起動電流小于電動機額定電流的10%，對于風機泵類負載，其起動電流更小。而且起動的全過程可控，起動點和爬坡時間可設置。而液力偶合器不能直接改善起動性能，起動電流達到額定電流的5-7 倍，即使是繞線型轉子，采取轉子串電阻方法需改善起動性能，需增加起動裝置，但起動電流仍將是額定電流的2 倍以上，是變頻起動的20倍以上。 起動對電動機和電網的沖擊相當大，對電動機來說，造成轉子鼠籠斷條和定子繞組開焊，據統計，約15%的電動機故障由直接起動引起。對于電網來說，直接起動造成電網電壓短時下降，干擾其它設備運行。 3、運行可靠性、運行維護 液力偶合器機械結構和管路系統復雜，要長期可靠運行，系統維護工作量增大，如果出現故障，無法直接定速運行，必須停機檢修。高壓變頻裝置電子線路比較復雜，但目前技術已趨成熟，尤其是單元串聯多電平方式的高壓變頻裝置具有單元自動切換和冗余運行特性，在單元故障時可不停機連續運行，可靠性得以保證，而且檢修維護相當容易，只需定期更換進風濾網即可。 4、調節及控制特性 液力偶合器依靠調節工作腔油量大小改變輸出轉速，因此響應慢，可能跟不上控制的需要，而變頻調速的頻率改變速度相當快，完全可以以系統允許的最高速度進行調節。液力偶合器的速度調節精度較低，而變頻調速屬于數字式控制，其穩頻精度達到0.1%以上，因此可以實現精確控制。 5、投資及回報 目前，液力偶合器初期投資比變頻調速低，但變頻調速節能效果及其它方面均明顯優于液力偶合器，從前面的例子可知，1000KW 電動機，應用變頻調速比應用液力偶合器每年多節電138 萬度，如果變頻調速需多投資60 萬元，則1 年多即可收回。以后的運行情況是：變頻調速比液力偶合器每年節省數十萬元的開支，因此總體投資回報效果更佳。