變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、 變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 電動(dòng)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中最主要的動(dòng)力供應(yīng)裝置,而這些動(dòng)力是從消耗電能所產(chǎn)生的。在提倡建立節(jié)省型社會(huì)的今日,降耗節(jié)能成為生產(chǎn)生活中必不行少的一部分。這就要求我們使用最少的電能讓電機(jī)供應(yīng)最牢靠的動(dòng)力。在這其中,變頻器扮演了相當(dāng)重要的角色。本論文介紹變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的詳細(xì)應(yīng)用。 變頻器 變頻器,它產(chǎn)生于上世紀(jì)60年月,伴隨著大功率晶體管的問世和集成電路的快速進(jìn)展,使得變頻器的性能有了很大的提高。由于變頻器擁有能夠?qū)崿F(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率的無級調(diào)速,其調(diào)速范圍廣、平滑性好、機(jī)械特性較硬,而且節(jié)能效果明顯,有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掌握等這些優(yōu)點(diǎn)使得變頻器的應(yīng)用也越來越廣,基本上涵蓋了

2、全部領(lǐng)域。 變頻器在生產(chǎn)中的應(yīng)用 總體來說,變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中主要來對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。那么變頻調(diào)速和傳統(tǒng)的調(diào)速相比有哪些優(yōu)點(diǎn)呢?主要有兩點(diǎn):一是便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掌握。變頻器是電力技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合,也是強(qiáng)弱電的有機(jī)整體,在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掌握方面有著先天的優(yōu)勢;二是能夠節(jié)能降耗。下面以恒壓循環(huán)水系統(tǒng)為例進(jìn)行分析說明。 變頻器在自動(dòng)掌握系統(tǒng)中的應(yīng)用 在循環(huán)水系統(tǒng)中,由于各個(gè)車間和部門用水時(shí)間和用水量的不同,使得系統(tǒng)內(nèi)的水壓會(huì)常常變化,這就要求,依據(jù)不同的用水量,使得整個(gè)系統(tǒng)中的水壓保持恒定不變。解決這個(gè)問題一般有以下幾種做法。 第一，采納水閥限制水流量,從而達(dá)到限制水壓的目的。此方法有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先,水閥

3、的調(diào)整精確度不夠,水壓的波動(dòng)范圍較大;其次,不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掌握,也不便于實(shí)時(shí)監(jiān)測。 其次，修建水塔,利用液體壓強(qiáng)定律來保持水壓的恒定。相對于前一種方法,該法的壓力較恒定,但仍不便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掌握和實(shí)時(shí)監(jiān)測,且占地面積較大,通用性差。 我們在循環(huán)水系統(tǒng)的管路中裝上壓力傳感器做為反饋信號的采樣,然后將采樣得來的水壓與給定的水壓相比較,依據(jù)比較所得到的誤差來調(diào)整變頻器的頻率,從而達(dá)到掌握電機(jī)的轉(zhuǎn)速,最終掌握整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)的壓力保持恒定。 從以上分析來看,利用變頻器的閉環(huán)掌握系統(tǒng),由于變頻器的響應(yīng)特性好,所以使得掌握更加便利,精確,通用性好,操作界面也更加友好。 變頻器在節(jié)能降耗中的作用 關(guān)于變頻器在節(jié)能

4、降耗中的作用,始終存在著爭辯。我認(rèn)為,不能一概而論,要視詳細(xì)的狀況而定。 對于紡織加工、軋鋼等,負(fù)載基本恒定的場合,電機(jī)一般工作在額定功率,主要是利用了變頻器在平滑加減速、高精度力矩掌握、運(yùn)行牢靠性好等方面表現(xiàn)出來的優(yōu)異性能。在這些場合中,非但不節(jié)能,且由于變頻器本身造價(jià)成本高,其自身也有能耗,從而使得整個(gè)系統(tǒng)更加昂貴和耗能。 但是,在風(fēng)機(jī)、水泵等應(yīng)用場合,節(jié)能降耗特性就顯得非常明顯。在這些場合中,負(fù)載常常變化,假如采納多臺(tái)電機(jī)并聯(lián)工作,勢必增加設(shè)備成本,而采納傳統(tǒng)的調(diào)速方式,也不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掌握。因此有許多廠家為這類場合生產(chǎn)專用的變頻器。由于這類變頻器不需要很高的速度和力矩掌握特性,其成本也較

5、低。 4.1.通過變頻調(diào)整軸功率來節(jié)能 在使用水閥控壓的系統(tǒng)中,電機(jī)始終工作在額定功率,對系統(tǒng)壓力的掌握方式是通過調(diào)整進(jìn)水閥門的開合大小來調(diào)整的,電機(jī)多余的功率所產(chǎn)生的能量全部消耗在克服閥門的阻力上,最終轉(zhuǎn)化為熱能被系統(tǒng)汲取。而當(dāng)采納變頻器后,每當(dāng)用水量變化時(shí),若電機(jī)保持原來的轉(zhuǎn)速不變,則系統(tǒng)壓力必定變化,此時(shí)在系統(tǒng)中的壓力傳感器將檢測到的壓力信號反饋給掌握器,當(dāng)系統(tǒng)壓力與給定壓力的差超過允許范圍后,掌握器給變頻器下達(dá)指令,轉(zhuǎn)變電機(jī)的工作頻率,從而調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由流體力學(xué)的學(xué)問我們可知流量W轉(zhuǎn)速、壓力W轉(zhuǎn)速C2、軸功率W轉(zhuǎn)速C3。若在最大用水量時(shí),電機(jī)工作在額定功率下,當(dāng)用水量下降到最大用水量的80%時(shí),則轉(zhuǎn)速變成額定功率的80%,此時(shí),軸功率可下降到額定功率時(shí)的51.2%。由此可見,采納變頻器時(shí)的節(jié)能效果是相當(dāng)明顯的。 4.2.采納再生制動(dòng)單元或變頻器間直流母線并聯(lián)可以將電機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能反饋給電網(wǎng)供其他器件使用 除此之外,采納變頻器進(jìn)行調(diào)速,隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓,起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下(依據(jù)機(jī)種不同,為125%200%)。而用工頻電源直接起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流為額定電流的67倍,因此,將產(chǎn)生氣械電氣上的沖擊。所以采納變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長),也減小了起動(dòng)時(shí)