2018-01-17
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(diào)速范圍及無級調(diào)速方式等特點遠遠勝過直流電動機調(diào)速。
1、變頻調(diào)速的功能特點
變頻調(diào)速是異步電動機變壓變頻調(diào)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(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度，從而使電機的轉(zhuǎn)速得到改變。
變頻調(diào)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(zhuǎn)速n的關系如下:q∝n, h∝n2, p1∝n3，因此改變電動機轉(zhuǎn)速即可達到改變流量、壓力的目的，又可使輸進功率成三次方減少?？梢姽?jié)電效果相當明顯。對部分功率有富裕的水泵而言，應用變頻調(diào)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(diào)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?？梢?，實施變頻調(diào)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(zhuǎn)等功能，部分品牌的變頻器還具有多路模擬量和數(shù)字量的編程輸進輸出端口、計算機可通過接口及內(nèi)置pid控制。
2 、變頻調(diào)速的應用
變頻調(diào)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。
(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，通過改變常州偉創(chuàng)變頻器的頻率，保證煙道吸力維持在設定值四周。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。
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(nèi)置pid控制變頻器對除塵風機電機進行調(diào)速，使煙道中吸力長期穩(wěn)定在設定值四周，這樣可以大大節(jié)約電能。
結(jié)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(diào)速方式是采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。該調(diào)速方式機械特性軟，當負載變化時轉(zhuǎn)速波動較大，調(diào)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，使其輕易損壞，維修量大。
為減少故障發(fā)生，進步生產(chǎn)效率，我們對大鉤提升電機采用了變頻調(diào)速技術取代原有的轉(zhuǎn)子串電阻方式調(diào)速的改造方案。
采用變頻器驅(qū)動交流異步電動機，可達到很硬的機械特性，起動、調(diào)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(zhuǎn)速與電機轉(zhuǎn)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。為保證停車正確及時，防止電氣故障停不下車，方案保存了原機械制動裝置。 此方案利用變頻器的數(shù)字端口i/o，其控制電機運轉(zhuǎn)方向和進行多檔速度控制以及電氣制動，省往原來較多的接觸器。 經(jīng)此方案改造后，設備故障率大大降低，生產(chǎn)效率隨之進步，而且節(jié)電率高達36.3%，效果明顯。
采用變頻調(diào)速能夠獲得進步產(chǎn)品質(zhì)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)本錢，而且大大減輕了維護職員和操縱職員的勞動強度。
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