变频器在风机、泵类等负载中应用，主要目的是利用变频器对负载流量、压力、温度（空调）进行控制而有效地节能，并能实现系统的自动控制。风机、泵类负载是二次方转矩类负载，转速低时转矩也低，电动机和风机、泵类之间不用连接升降速机构，可用联轴器直接传动，非常适合变频器驱动。负载恒速运转改为变频调速后，节能可达30%～40%。
1．风机、泵类负载的特性
风机是输送空气的装置，水泵是输送水或液体的装置，两者的工作原理基本相同。下面以泵类负载为例加以说明。
泵类负载是二次方转矩负载，其转速n与流量Q、扬程H（对应风机中的风压）、泵的轴功率P之间的关系为
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式中QN、Qx-水泵设计流量、水泵调节后流量(m³/S)；
HN、Hx-水泵设计扬程、水泵调节后扬程(m)；
PN、Px-水泵设计轴功率、水泵调节后轴功率(kW)；
k-各式中比例系数。
由式中可见，流量之比与转速之比成正比；扬程之比与转速之比的二次方成正比；输出功率之比与转速之比的三次方成正比。在工频恒速运转中，当需要小流量时是通过阀门节流，而电动机的输出功率几乎不变。在变频运行中，当需要减小流量时可降低电动机转速，因为转速与输出功率是三次方比例关系，因此有很好的节能效果；设计量是按工作时的最大值设计的，因此调节后的各量肯定比设计量小，即变频供水肯定比恒频供水有着广阔的节能空间。图7-38是风机、泵类负载运行图，由图中可见，在低速运行时其节能效果是很可观的。最后要说明的是，如果变频器工作在额定转速( 50Hz)，变频器不但不节能，反而耗电更大。
图7-38 风机、泵类负载运行图
2．风机、泵类负载变频器选择要点
(1)功能选择
风机、泵类是二次方转矩负载，在应用时一般都是闭环恒压、恒流量、恒温等控制，属于过程控制类变频器。工作时又以节能为目的，因此要选用专用变频器。专用变频器设有PID控制，沉睡、苏醒控制功能，定时控制等功能。专用变频器有供选择的专用端子和接口，方便安装和调试。
(2)容量选择
在一般应用时，选择变频器的容量等于电动机的容量即可。但空气压缩机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉等负载，由于电动机工作时冲击电流很大，所以选择时应留有一定的余量。
对新设计系统，可先计算出电动机容量，然后再根据电动机的工作性质选择变频器。电动机的容量可由下式来计算
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式中P-电动机轴输出功率(kW)；
Q-流量(m3/S)；
H-全扬程、吸程和扬程总合(m)；
ηC-电动机及传动装置效率，一般取0.8；
ηP-泵效率，一般取0.6~0.7；
ρ-液体的密度(kg/m³)。
(3)处理好工频一变频切换
风机、泵类负载运行中往往需要进行工频一变频切换，原因是，一方面变频运行在不满载的情况下才可达到节能的目的，如果风机工作在高风量区(90%~100%)、泵类工作在大流量区，变频运行反而不如工频运行合适；另一方面，当变频器跳闸或出现故障停止输出时，为使电动机继续运转，需将电动机由变频运行切换到工频运行。因此风机、泵类用变频器都采用工频-变频切换电路。由于变频器的输出为电子开关电路，过载能力差，在切换时要考虑变频器的承受能力。
1)由工频运行切换到变频运行时，先将电动机断电，让电动机自由降速运行。同时检测电动机的残留电压，以推算出电动机的运行频率，使接入变频器的输出频率与电动机的运行频率一致，以减小冲击电流。
2)当变频运行切换到工频运行时，采用同步切换的方法，即变频器将频率升高到工频，确认频率及相位与工频一致时再进行切换。
(4)起动瞬停再起动功能
对一些重要设备或无人看管的节能设备，当电源瞬时停电时，要求变频器具有“在复电后能够重新起动”的功能，以保证电动机复电后能继续运转。
(5)设置合适的运行曲线
一般变频器都有多条U/f补偿运行曲线。为了达到节能的目的，变频器要选择二次方律补偿曲线或将变频器设置为节能运行状态。
现在各个厂家都在生产风机和泵类专用变频器，在选用品牌时要考察变频器的功能是否满足需要，变频器的质量是否可靠等。
3．简易恒压供水电路
在农村、企业、厂矿等，有很多自备井供水系统，这些供水系统一般对出水口的压力控制精度要求不高，可采用如图7-39所示的恒压闭环供水系统。该系统变频器可选用任何型号的普通变频器，功率要大于水泵电动机功率的1.2～1.5倍。
在该系统中，要求管道中的水压恒定，采用触点压力表作为压力反馈器件。触点压力表如图7-39a所示，压力表的表针为开关的动触点，随着水的压力在表盘转动；下限触点和上限触点在表盘的位置可以手动设定，以选定压力的控制范围。假如下限触点和上限触点设定的压力范围为0.5~0. 6MPa，那么当水压为0.5MPa时，表针与下限触点接通，下限触点接变频器升速端子，此时变频器升速，使水压大于0. 5MPa；当水压为0.6MPa时，表针与上限触点接通，上限触点接变频器的降速端子，此时变频器降速，使水压低于0. 6MPa。控制原理如图7-39b所示。
图7-39 恒压闭环供水系统
a)触点压力表触点b）触点压力表与变频器的连接
接点压力表控制变频器恒压供水，其压力控制精度为两个上下限触点之间的压力差，控制精度不高。但能满足一般的供水要求。变频器的升降速时间设置的要长一些，不然起动时会引起强烈振荡。
