1 、引言
      在工廠電力拖動自動控制系統(tǒng)領(lǐng)域中，作為傳動源的異步電動機(jī)擔(dān)負(fù)著重要的角色，隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用于電力拖動系統(tǒng)，變頻器給傳動技術(shù)帶來了一場革命，已在各行業(yè)廣泛應(yīng)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(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過直流電動機(jī)調(diào)速。
2 、變頻調(diào)速的功能特點(diǎn)
      變頻調(diào)速是異步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的簡稱，即改變電機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速得到改變。
      變頻調(diào)速的功能特點(diǎn)是明顯的，如風(fēng)機(jī)、水泵的流量q、壓力h、功率p1與電動機(jī)轉(zhuǎn)速n的關(guān)系如下:q∝n, h∝n2, p1∝n3，因此改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速即可達(dá)到改變流量、壓力的目的，又可使輸入功率成三次方減少。可見節(jié)電效果相當(dāng)顯著。對部分功率有富裕的水泵而言，應(yīng)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(shí)施變頻調(diào)速后可使電動機(jī)實(shí)現(xiàn)平滑啟動，從而大幅度降低電動機(jī)啟動電流，延長電動機(jī)和其他電氣設(shè)備的使用壽命，并減少部分電動機(jī)直接起動時(shí)對電網(wǎng)造成的沖擊。可見，實(shí)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(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)、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)字量的編程輸入輸出端口、計(jì)算機(jī)可通過接口及內(nèi)置pid控制。
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3 、變頻調(diào)速的應(yīng)用
      變頻調(diào)速在工廠電力拖動自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例很多, 大致可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制，其應(yīng)用場合較為廣泛, 現(xiàn)就西鋼的兩個(gè)變頻改造實(shí)例分析變頻調(diào)速的應(yīng)用及其效果。
(1) 一煉鋼廠除塵風(fēng)機(jī)變頻改造
      一煉鋼廠共有三臺250kw的除塵風(fēng)機(jī)，兩用一備。根據(jù)設(shè)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(shè)定值附近。因此，我們對除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行了變頻器一拖一、兩臺風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)
       此方案利用控制回路實(shí)現(xiàn)km1與km3互鎖、km2與km4互鎖、km3與km4互鎖，從而滿足兩臺風(fēng)機(jī)同時(shí)工頻運(yùn)行、一臺工頻運(yùn)行一臺變頻運(yùn)行、一臺單獨(dú)工頻或變頻運(yùn)行的多種運(yùn)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(jìn)行反饋，利用變頻器的內(nèi)置pid控制變頻器對除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，使煙道中吸力長期穩(wěn)定在設(shè)定值附近，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(jī)變頻改造
      二軋廠3#天車大鉤提升電機(jī)為45kw的交流繞線式電機(jī)，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(jī)械特性軟，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)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(shí)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(jī)采用了變頻調(diào)速技術(shù)取代原有的轉(zhuǎn)子串電阻方式調(diào)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(jī)變頻
      采用變頻器驅(qū)動交流異步電動機(jī)，可達(dá)到很硬的機(jī)械特性，起動、調(diào)速、制動都可方便地實(shí)現(xiàn)無電氣沖擊和機(jī)械沖擊。由于提升電機(jī)經(jīng)常工作在第一、第四象限，尤其工作在第四象限時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向相反，電機(jī)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(jī)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(zhǔn)確及時(shí)，防止電氣故障停不下車，方案保留了原機(jī)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向和進(jìn)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(shè)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(dá)36.3%，效果明顯。
4 、結(jié)束語
      采用變頻調(diào)速能夠獲得提高產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率，節(jié)約能源等社會效益和經(jīng)濟(jì)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(hù)人員和操作人員的勞動強(qiáng)度。
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