我們可以從流體力學(xué)原理得知，風(fēng)機(jī)風(fēng)量與轉(zhuǎn)速及電機(jī)功率相關(guān)。當(dāng)風(fēng)量減少風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其電動(dòng)機(jī)輸入功率迅速降低。例如風(fēng)量下降到80%時(shí)，轉(zhuǎn)速也下降到80%，其軸功率則下降到額定功率的51%；若風(fēng)量下降到50%時(shí)，軸功率將下降到額定功率20%。采用變頻調(diào)速，改變風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的輸入頻率從而改變電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)空氣流量的目的，既滿足生產(chǎn)工藝變化的要求，又節(jié)省電能，是一舉多得的最佳措施。
任何利用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為電力傳動(dòng)方式的生產(chǎn)機(jī)械，電動(dòng)機(jī)的功率是按最大負(fù)荷期額定負(fù)荷選擇的。而工作時(shí)絕大部分不能滿載運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)工作于滿電壓、滿速度而負(fù)載很小，也會(huì)有很多時(shí)間空載運(yùn)行，由電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性可以知道，電動(dòng)機(jī)只有運(yùn)行在滿載時(shí)才是效率最高、功率因數(shù)COS￠最佳狀況,輕載時(shí)降低，空載時(shí)甚至降到0.3以下，造成許多不必要的電能損耗?，F(xiàn)在采用檢測負(fù)載大小的方法，根據(jù)負(fù)載的減少，適當(dāng)降低定子電壓可以提高效率，這是因?yàn)楫?dāng)輕載、空載時(shí)定子電流有功分量很小，而主要是勵(lì)磁的無功電流，因此COS￠很低，而空載損耗中占主要成份的是定子滿電壓的鐵損耗，一點(diǎn)沒有減少，所以效率很低。如果適當(dāng)降低定子電壓，見電機(jī)定子感應(yīng)電勢公式：
U1≈E1=4.44F1N1KN1￠m
其中: U1—定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；KN1由于輕載、空載時(shí)定子電流很小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以U1≈E1，當(dāng)其他條件不變時(shí)，降低定子電壓U1，則￠m比例下降,也即勵(lì)磁無功電流IM也成比例下降，這樣定子電流中的無功分量減少了，COS￠就提高了，適當(dāng)控制可以接近最佳值。另外，其他條件不變，定子鐵耗：PFel= pFeIN ×(U1/ UIN)2
其中：PFel—定子鐵耗；pFeIN —定子額定鐵耗；
UIN —定子額定端電壓。
可以看出，隨著U1下降，PFel以平方比例迅速下降，這樣輕載、空載時(shí)占主要損耗的鐵耗大量減少，使電機(jī)的運(yùn)行效率大大提高，這就是輕載降壓節(jié)電的道理。
根據(jù)可變速機(jī)械的相似定理：
Q∝n；M∝n2；P∝n3；
其中：Q—流體的流量；n—風(fēng)機(jī)、泵的軸轉(zhuǎn)速；
M—軸轉(zhuǎn)矩；P—軸功率。
通常需要改變負(fù)載時(shí)，是用檔板或閥門調(diào)節(jié)，這時(shí)輸入功率變化不大，大量能量以壓差的形式損耗在檔板、閥門上了，不僅能耗大而且檔板、閥門磨損易壞，噪聲也大。由上面公式可見，只要改變n，測流量Q成比例變化，達(dá)到調(diào)節(jié)Q的目的，而軸功率可大大減少，如Q＇=1/2，則P＇=1/8×P，軸上功率僅為額定時(shí)的12.5%，還能節(jié)能（節(jié)電）80%以上，當(dāng)然這是理想的，考其他因素，節(jié)能率要小些。另外，即使對(duì)于許多“恒轉(zhuǎn)速”性質(zhì)的機(jī)械，如活塞式空壓機(jī)等，用調(diào)速改變負(fù)載，也有明顯的節(jié)能效果，這是因?yàn)榻邓俸螅ㄈ缬米冾l調(diào)速）電機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的多種損耗都隨轉(zhuǎn)速風(fēng)速下降，效率都比機(jī)械方法有很大提高。
通常感應(yīng)電動(dòng)機(jī)采用直接接入電網(wǎng)起動(dòng)的方法，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為額定時(shí)的5~7倍不僅損耗大，對(duì)電網(wǎng)沖擊也大，機(jī)械磨損，振動(dòng)都大，如果用變頻調(diào)速起動(dòng)，可以將起動(dòng)電流限制到很小，如果滿載起動(dòng)，也只要比額定電流稍大就可以了，這樣起動(dòng)損耗大大降低，既不沖擊電網(wǎng)，又不沖擊機(jī)械。
采用變頻調(diào)速，由于變頻器中有直流電容器的隔離作用，使輸入的功率因數(shù)接近于電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁無功電流由電容器提供，這樣可以節(jié)省很大的一塊電網(wǎng)容量，一般可節(jié)省30%左右，所以很多大型企業(yè)中大容量設(shè)備進(jìn)行變頻調(diào)速改造后，可以增加不少新設(shè)備而不需擴(kuò)容。
