1 、引言
      在工廠電力拖動自動控制系統(tǒng)領域中，作為傳動源的異步電動機擔負著重要的角色，隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代控制技術應用于電力拖動系統(tǒng)，變頻器給傳動技術帶來了一場革命，已在各行業(yè)廣泛應用，變頻器的高靜、動態(tài)性能、寬調速范圍及無級調速方式等特點遠遠勝過直流電動機調速。
2 、變頻調速的功能特點
      變頻調速是異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)的簡稱，即改變電機供電電源的電壓和頻率，以改變旋轉磁場的旋轉速度，從而使電機的轉速得到改變。
      變頻調速的功能特點是明顯的，如風機、水泵的流量q、壓力h、功率p1與電動機轉速n的關系如下:q∝n, h∝n2, p1∝n3，因此改變電動機轉速即可達到改變流量、壓力的目的，又可使輸入功率成三次方減少?？梢姽?jié)電效果相當顯著。對部分功率有富裕的水泵而言，應用變頻調速還可以起到節(jié)水作用，從而避免了“大馬拉小車”的弊端。
      另外實施變頻調速后可使電動機實現(xiàn)平滑啟動，從而大幅度降低電動機啟動電流，延長電動機和其他電氣設備的使用壽命，并減少部分電動機直接起動時對電網(wǎng)造成的沖擊。可見，實施變頻調速控制的收益是多方面的。
      隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，大部分品牌的變頻器已具備熱保護、過流保護、短路保護、欠壓保護、過壓保護、正反轉等功能，部分品牌的變頻器還具有多路模擬量和數(shù)字量的編程輸入輸出端口、計算機可通過接口及內置pid控制。
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3 、變頻調速的應用
      變頻調速在工廠電力拖動自動控制系統(tǒng)中的應用實例很多, 大致可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制，其應用場合較為廣泛, 現(xiàn)就西鋼的兩個變頻改造實例分析變頻調速的應用及其效果。
(1) 一煉鋼廠除塵風機變頻改造
      一煉鋼廠共有三臺250kw的除塵風機，兩用一備。根據(jù)設定的壓力值，通過改變變頻器的頻率，保證煙道吸力維持在設定值附近。因此，我們對除塵風機進行了變頻器一拖一、兩臺風機工/變頻切換的閉環(huán)恒壓控制的改造方案。其原理如圖1所示，圖1中qf1、qf2為原有斷路器; km5、km6為原有接觸器。

                            圖1 除塵風機變頻調速控制系統(tǒng)
       此方案利用控制回路實現(xiàn)km1與km3互鎖、km2與km4互鎖、km3與km4互鎖，從而滿足兩臺風機同時工頻運行、一臺工頻運行一臺變頻運行、一臺單獨工頻或變頻運行的多種運行方式。閉環(huán)恒壓控制是通過安裝在煙道上的壓力變送信號進行反饋，利用變頻器的內置pid控制變頻器對除塵風機電機進行調速，使煙道中吸力長期穩(wěn)定在設定值附近，這樣可以大大節(jié)約電能。
      結果表明經(jīng)此改造后，節(jié)電率大于50%，效果明顯。
(2) 二軋廠3#天車大鉤提升電機變頻改造
      二軋廠3#天車大鉤提升電機為45kw的交流繞線式電機，其原有調速方式是采用轉子串電阻調速。該調速方式機械特性軟，當負載變化時轉速波動較大，調速動、靜誤差大。另外環(huán)境因素常會使滑環(huán)和碳刷接觸不良而觸頭氧化;起動及變速時的沖擊電流也常會損壞滑環(huán)和碳刷;經(jīng)常變速和換向使接觸器動作頻繁，使其容易損壞，維修量大。
      為減少故障發(fā)生，提高生產(chǎn)效率，我們對大鉤提升電機采用了變頻調速技術取代原有的轉子串電阻方式調速的改造方案。其原理如圖2所示。

                            圖2 3#天車大鉤提升電機變頻
      采用變頻器驅動交流異步電動機，可達到很硬的機械特性，起動、調速、制動都可方便地實現(xiàn)無電氣沖擊和機械沖擊。由于提升電機經(jīng)常工作在第一、第四象限，尤其工作在第四象限時電機轉速與電機轉矩方向相反，電機將工作在發(fā)電狀態(tài)。由于變頻器的逆變電路存在反向并聯(lián)二極管，為了降低電機的反電動勢，必須增加一套制動單元及制動裝置。為保證停車準確及時，防止電氣故障停不下車，方案保留了原機械制動裝置。 此方案利用變頻器的數(shù)字端口i/o，其控制電機運轉方向和進行多檔速度控制以及電氣制動，省去原來較多的接觸器。 經(jīng)此方案改造后，設備故障率大大降低，生產(chǎn)效率隨之提高，而且節(jié)電率高達36.3%，效果明顯。
4 、結束語
      采用變頻調速能夠獲得提高產(chǎn)品質量和工作效率，節(jié)約能源等社會效益和經(jīng)濟效益。不僅為工廠節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且大大減輕了維護人員和操作人員的勞動強度。
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