电气自动化控制中变频调速技术的运用探讨

电气自动化控制中变频调速技术的运用探讨

阳东杰

广西梧州华光电力发展有限公司543000

摘要：由于电动机的运行时是不断正反方向进行的，使电动机长时间处于负荷运行状态，导致电动机不断转换于电动与制动状态之中。随着科技的发展，变频技术愈加成熟完善，在电气自动化控制中得到了广泛应用并发挥重要的作用。变频调速技术使电机更加节能，还可以提高电机的运行效率，减少原材料的使用。

关键词：电气自动化；变频调速技术；控制应用；节能

引言：变频调速技术的基本原理是根据电机的转速与输入电源的工作频率成正比，通过修改电机电源的工作频率来改变电机转速。经过长期的发展，交流调速技术逐渐演变成变频调速技术。变频技术从80年代发展至今，技术已经相当纯熟，可以投入实际应用当中。通过大量的研究发现，在电气自动化控制中使用变频技术可以解决耗电量大、使用材料过多等问题。同事还提高了工作质量和效率。

一、变频调速的背景与意义

纵观我国的变频调速技术，是一个由理论到实用，由零星到大范围，由辅助系统到生产系统，由手动控制到自动控制，由低压小容量到高压大容量。总之，变频调速演变的越来越高级。

多年来国家致力于发展变频调速的开发研究、普及与推广。大力扶持此方面的发展。变频调速技术的应用范围愈发广泛。在石油、石化、机械、冶金，电气等行业都得到了大力发展。

变频调速技术的基本原理是根据电机的转速与输入电源的工作频率成正比，通过修改电机电源的工作频率来改变电机转速。变频调速在应用中拥有明显的优势。其一为，变频调速技术适合于较大的机组，机组的负荷越大，就能带来越大的效益，还能节省大量的电能。其二为，变频调速的精度越高，就越有保障，能起到安全运行的效果。其三为，节能环保效果好，变频调速能节约大量的电能，负荷现代的节能环保的发展趋势。

二、变频调速的原理

进行变频调速的异步电机的转速n可以表示为：

式中，n2为同步转速，Δn1为转差损失的转速，p为磁极对数，s为转差率，f为电源的频率。综上想要修改电机的转速可以通过改变电源频率以达到要求。

变频器是实现变频调速的主要设备。变频器一般由控制器，驱动电路，保护电路，滤波器以及整流器组成。电容通过对三相或单相交流电源进行滤波后，在逆变器上形成幅值大概固定的直流电压，通过逆变器进行通断控制，形成一定的形状的矩形脉冲波形于逆变器上。电压的幅值可以通过控制据此那个脉冲的宽度进行控制，而输出频率可以通过调节调制周期进行控制。以此，来满足变频调速度的需求。

三、变频调速的实际应用

在现代企业中经常会出现，投资较多的人力物力，而收益却很低的现象。因此节能在生产中起到至关重要的作用。在企业工业生产过程中，应当适当的使用变频技术以使电机达到节能的效果。按照实际需求的生产情况进行适当的调节，来使生产的成本下降。变频调节技术始终贯穿于工业生产之中。因此，需要以变频技术作为辅助技术来辅助生产。在生产的过程中还需要保证电机运行的稳定性与安全性。以上都是变频调速所能达到的效果。另外，电机的正常运行还需要与所包含的电路匹配。来达到电路与电机具有相匹配的工作流程，以此来达到提高生产效率的结果。

数控机床的传统技术需要消耗大量电能，在生产中产生了大量的损耗，因此需要节能控制对其进行成本节省。而使用变频调速技术可以减少损失，提高企业效益，以达到目的。变频调速技术可以在多个方面节约成本，使用该技术可以节省大量金属原料，简化机械操作，降低机械损耗，较少维修次数。在此之上，使用变频调速技术可以提高机床的生产质量，其生产效率比原有的传统技术有了显著的提高，对企业来说具有积极的作用。

变频调速技术在矿山开矿过程中可以起到积极的作用。矿井提升机对电气传动的要求很高，要具有如下特点：有良好的的调速性能，较高的调速精度，四象限运行，正反转运行能快速修正，动态响应快，有准确的制动和定位功能，具有较高的安全性。将变频技术应用到矿井提升机传动系统中已成为发展趋势。我国已经有几台大型矿井提升机采用交交变频调节系统，并取得良好的效果。如，在山东省宁阳县的华宇矿井中的380V，180kw的交流提升机上使用了变频调速技术。

在给料机负载中使用变频调速技术，可以保证生产的有序性。在煤炭、化工、冶炼、电力等生产工厂拥有大数量的，给料机，无论震动给料机还是原盘给料机，都可以使用变频调速技术。吉化公司染料厂硫酸生产线的圆盘给料机，原为滑差调速，低频转速矩小，故障多，经常卡转。使用变频调速后，保障了和温度变送器闭环系统的合作是物料的输送更为准确，不容易造成由氧化剂输送过量导致的事故，提高了生产的效率。

在电梯高架游览车的应用中亦可以使用变频调速技术。作为载人工具的电梯高架游览车，需要可靠性较高的拖动系统，和能保证频繁加速和减速以及随时可以改变正反转的系统。电梯可靠性的提高与更加优化的动态性能，使电梯的安全性，舒适性，大幅度提高。近期变频调速技术在实际应用中变得越来越广泛。如上海的三菱、广州的日立、青岛的富士、天津的澳德斯等都采用了交流变频调节技术。一些已使用其他技术的电梯也在后续的改造中进行了变频技术的改造。

变频调节技术在空调负载中应用也较为广泛。在银行、商场、大型超市、办公楼等都具有中央空调，在用电高峰时，空调的用电量十分巨大。在夏季炎热天气时，北京，上海，深圳，广州的大型城市的空调用电量均占峰电的百分之四十以上。因此，变频技术的使用可以拖动空调系统的冰冷泵，冷水泵，风机，可以起到良好的节能减排的作用。目前，我国出现了不少专为空调做节电技术的公司，其主要的技术就是变频调速节电。

四、变频调速的不足之处

由于我国的变频调速技术发展较晚，国内的自主开发能力与产品生产能力较弱，变频调速技术尚存在许多不足之处。

就目前为止，采用PWM的控制方式的中小型变频器中，载波的频率都很高，频率越高，电机的对地绝缘越容易发生危险。电机定子绕组在对地绝缘的高压冲击下，会产生承受高电压的危险，以此导致电动机绝缘劣化等问题。

会与谐波电磁噪声与振动。普通的异步电动机的供电是使用变频器的，会让有电磁、机械、通风等因素所引起的振动和噪声变得复杂。当电磁波的频率和电动机集体的固有振动频率接近是，就会产生共振现象，从而产生更大的噪声。

变频调速技术会使电动机的温度升高。异步电动机的同步转速是以近似于基波频率旋转的。因此，高次谐波电压在较大的转速下切割转子，会使机体额外发热。另外集肤效应会产生额外的铜耗，造成不必要的损失。电动机会因为这些额外耗损产生额外发热。

五、结语

本文从变频调速的背景意义开始，了解了其工作原理，对其实际应用进行分析，最后讲述了目前技术尚存在的缺点问题，全方面的了解了变频调速技术的相关知识。

总而言之，随着我国的科技不断进步，生产能力不断提升，变频技术日益成熟完善，应用日益普遍。变频调速技术会得到越来越广泛的应用。并且，变频调速技术具有降低生产能耗，提高生产效率的优点，未来的发展会更被加注重。而在对变频调速器的研发过程中，需要研究者从实际开发，根据生产需要进行特定的技术开发。还需要对其展开革新，取其精华，去其糟粕，为实际生产提供可行的依据，从而保障企业在未来的发展中获得更好的效益，开辟新的高度。

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