變頻器在電機拖動及其控制領域的應用分析

摘要：經(jīng)濟的發(fā)展與進步為我國工業(yè)化進程的加速提供了有力條件，但同時為了滿足日益增長的單位資源與技術需求，使得當下我國無論是工業(yè)生產(chǎn)能力還是電力供應均面臨著較大的挑戰(zhàn)。為應對愈發(fā)緊張的能源供給形式，我國電力產(chǎn)業(yè)也根據(jù)不同企業(yè)對于電能的需要設置了科學且合理的配比與供應參數(shù)。而作為常用電力設備，變頻器在變頻調(diào)技術的輔助下完成了電機拖動，尤其是在電機應用過程中產(chǎn)生的多種優(yōu)勢更是凸顯其應用價值的主要表現(xiàn)，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

關鍵詞：變頻器;電機拖動;控制領域;應用

作為最為常見的電力設備中的一種，變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的頻率較高，不僅穩(wěn)定性較強且能夠表現(xiàn)出極佳的調(diào)速能力與使用精準度，保證了節(jié)能調(diào)速的設備活躍性。將變頻器應用至實際的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在表現(xiàn)出無級調(diào)速優(yōu)勢的基礎上，即使出現(xiàn)符合差異也能夠最大程度的降低故障的發(fā)生風險，在保證其運行效率的同時保證其運行的安全性與節(jié)能性。通常情況下，變頻器應用較多的地方為工廠或礦場，凸顯其應用效果的關鍵在于多臺電機的自由拖動，使得整體的拖動效率被極大提升，尤其是在相同功率的情況下，更為其后續(xù)維持良好的生產(chǎn)狀態(tài)提供了基礎條件。

1、變頻器的工作原理與現(xiàn)狀

1.1應用技術與范圍

變頻調(diào)速技術是變頻器的核心技術類型，科學應用該種技術能夠最大程度的降低其在運行過程中產(chǎn)生的污染并縮減能耗。其工作原理簡單來說就是以工作需求與頻率為依據(jù)，調(diào)整電機轉(zhuǎn)速以及確保在轉(zhuǎn)速被保證的前提下充分發(fā)揮電機工作效果[1]。通常情況下該種技術所對應的設備主要為具有變頻功能的加點，或是一些特殊的以電力為主要驅(qū)動力的交通工具等。該種技術應用的廣泛性使得其影響著日常生活的方方面面，因此對其應用過程進行深入研究與分析從而完善其應用流程具有重要意義。除了應用于日常生活中，變頻技術在工業(yè)與采礦領域的應用也較為常見，工作過程中所應用的多種大型設備均包含變頻調(diào)速技術，是維持其正常運轉(zhuǎn)的關鍵因素。

1.2靜止變頻器

該種類型的變頻器的應用主要集中在工業(yè)生產(chǎn)領域，主要的應用原理為在自控式變頻技術的輔助下各類設備進行控制，只需將轉(zhuǎn)子與電機的位置轉(zhuǎn)變即可實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的變更，繼而實現(xiàn)變頻目標。選擇靜止變頻器的主要原因不僅僅是其能夠保證設備正常運行過程中的運行速度，更具有維護簡單以及對電力系統(tǒng)運行影響小等優(yōu)勢，從根本上提高了其運行效率[2]。在實際的運行過程中，電機拖動狀態(tài)可以分為低速與高速兩種類型，兩階段的輔助工作為實現(xiàn)平穩(wěn)變頻提供了基礎條件。需要注意的是，由于變頻器的自身特殊性使得其對于使用頻率有著固定要求，其對應的兩個轉(zhuǎn)換頻率一般處于2.5至8赫茲之間。

2、變頻器在電動脫機與控制領域中的應用

全壓啟動與減壓啟動雖然電機啟動電流不同但均會遠遠大于額定電流，在一些特殊條件下，此時的電機功率損耗相較于正常狀態(tài)將會有明顯增大，同時會產(chǎn)生較強的電壓波動，這也是在電力系統(tǒng)中，其所涵蓋的設備時常會受到巨大沖擊的主要原因。為降低這種不良現(xiàn)象的發(fā)生風險，電力部門在選擇變壓器時優(yōu)先考慮容量較大的類型，但若長期采用此種方式將會造成較為嚴重的電機損耗，同時會導致浪費較多的能源，因此該種方法在應用時仍然有著較大的局限性，而將變頻器引入到電力系統(tǒng)后，卻能通過采用軟啟動方式將啟動電流從零開始使其緩慢的勻速增長，繼而避免出現(xiàn)由于電機啟動瞬時電流過大而產(chǎn)生的功率損耗問題，為進一步將電機使用壽命延長奠定了基礎[3]。雖然傳統(tǒng)的變頻器仍然具有磁通觀測與速度觀察等效果，但由于有多種參數(shù)的預知需求卻仍然表現(xiàn)出了較為明顯的不確定性。隨著技術的更新與發(fā)展，變頻器的功能也獲得了進一步的改善，不僅能夠根據(jù)各項參數(shù)的預先設置進行自動調(diào)整，同時由于該調(diào)整功能包含了多個類型，使得其在針對電力系統(tǒng)時也能夠通過其中包含的不同參數(shù)對其進行深入分析與數(shù)據(jù)計算，為確保模型的應用準確性與電力系統(tǒng)的運行安全性提供了極大的幫助。

3、變頻器的常用誤區(qū)與解決措施

3.1節(jié)能效果強因此能夠顯著縮減電能耗費

雖然變頻器由于其自身應用的特殊性使得其在節(jié)約能源方面有著極大優(yōu)勢，但其在設備應用過程中所表現(xiàn)出的節(jié)能效果卻是相對而言，在多個應用領域中仍然有著多種限制。另外由于設備中的交流電機機械負載并不相同，互相之間有著較大差異的情況下使得并不是何種電機均可以實現(xiàn)變頻器的自由調(diào)節(jié)，其最終的調(diào)節(jié)能力更是受到了多種類型的應用技術的限制，因此將其作為主要用于節(jié)能的方式顯然不現(xiàn)實。以某化工廠為例，在沒有充分掌握變頻器應用特性的情況下，誤認為只要裝上了大批量的變頻器就能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)省電能的效果，因此盲目投入資金在設備上加裝變頻器。但從實際情況來看，不僅節(jié)能效果極為不明顯，且由于額外增添的變頻器無論是對風量還是散熱均有著嚴格要求，反而對設備的正常運行產(chǎn)生了不良影響。因此，變頻器的選擇和使用并不能盲目，需要結(jié)合設備的數(shù)據(jù)情況選擇合適功率的變頻器。另外需要控制購買數(shù)量，以免購買太多使得設備長期處于閑置狀態(tài)造成資金浪費。在實際使用過程中也需要嚴格遵循使用規(guī)則，避免有暴力更改線路或是更改內(nèi)部零件分布的現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.2“大材小用”

變頻器由于其應用優(yōu)勢較為明顯，這就使得許多廠家在沒有相關配套設施的情況下同樣購買了大批量的變頻器，并將其盲目加裝在設備上，致使其中的絕大部分交流電機明明已經(jīng)處于功率不足的狀態(tài)，卻仍然在變頻器的限制下采取調(diào)速使用方式[4]。雖然應用該種方式無法獲得期望的生產(chǎn)或是節(jié)能效果，但依然需要分不同的情況進行使用，尤其是在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)變頻器功率與加裝設備不匹配的情況下，只顧著在設備上加裝電氣或是變頻器，不僅會影響其運行的穩(wěn)定性，長此以往更會損耗使用壽命，增加無效的維護成本。以某建材廠為例，其內(nèi)部應用的水電供應系統(tǒng)電機功率為38千瓦，但卻在沒有經(jīng)過認真調(diào)查后擅自加裝變頻器。在這種情況下，電機由于處于缺相狀態(tài)使得被燒毀。雖然后續(xù)將電機功率變更為45千瓦，但經(jīng)過如此改裝后不僅無法達到節(jié)約能源的目的，反而使得用電量相較以往有了極大提升。因此，只有根據(jù)實際情況整理出完整設備與變頻器各項工作數(shù)據(jù)后，才能判斷是否匹配。

3.3以價格作為選擇變頻器的首要依據(jù)

雖然變頻器的應用隨著時間的推移其頻率也在逐漸提升，過程中表現(xiàn)出了極佳的應用與節(jié)能優(yōu)勢，但由于應用的生產(chǎn)工藝與各個廠家的技術能力不同，使得出廠的變頻器也有不同的應用效果與使用質(zhì)量。若應用了此種變頻器，不僅使用過程中會出現(xiàn)大量的污染，且由于安全等級未達到國家標準使得其使用風險也有了極大的提升，繼而無法凸顯變頻器的應用優(yōu)勢，延誤生產(chǎn)進度。以某化工廠為例，其為了達到節(jié)能目的購買了一臺無貼牌、無三包的價格較為低廉的變頻器，在其使用過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)集塵袋的脈沖反沖系統(tǒng)失靈，無法展開后續(xù)的生產(chǎn)任務。直至變更了一臺質(zhì)量有保障的變頻器，才真正解決了這一問題，但此時生產(chǎn)進度已經(jīng)被嚴重延誤。從這一實例可以看到，在對變頻器進行選擇時，需要以其質(zhì)量與功能為基礎的購買依據(jù)，其次才需要比對價格，確保變頻器能夠充分發(fā)揮其應用優(yōu)勢，避免出現(xiàn)不必要的損失。

結(jié)語

綜上所述，隨著科技的發(fā)展與進步，變頻器在應用至各行各業(yè)后優(yōu)勢也在逐漸凸顯，應用價值提升的基礎上必然會使變頻調(diào)速技術獲得進一步的更新與完善機遇，為保證電力供應與使用的穩(wěn)定性奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]樊勇.基于變頻器的電機控制節(jié)能系統(tǒng)研究[J].科技創(chuàng)新導報，2017，1414：146-147.

作者簡介：郭魏（1983-），漢，男，四川，中級，本科，化工自控系統(tǒng)或電機控制。