李旭穎
中色科技股份有限公司蘇州分公司
電氣傳動(dòng)中變頻器應(yīng)用技術(shù)研究
李旭穎
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隨著工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展,變頻器在現(xiàn)代電氣設(shè)備中的應(yīng)用也越來越廣泛,在確保電氣設(shè)備高效、穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著不可替代的作用?;趯?duì)變頻器工作原理的研究,在變頻器的運(yùn)行過程中,應(yīng)對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行深入的了解,并制定具體的維護(hù)措施,具體從做好變頻器參數(shù)的設(shè)定、控制變頻器運(yùn)行時(shí)間以及檢查變頻器電壓情況等方面入手,保證變頻器能夠在具體應(yīng)用中取得積極效果。基于此本文分析了電氣傳動(dòng)中變頻器應(yīng)用技術(shù)。
電氣傳動(dòng);變頻器;應(yīng)用技術(shù)
變頻器主要由三相橋式整流、濾波、逆變系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)微處理單元等組成的。
從上圖可以看出,變頻器的主要部件為三相橋式整流、濾波、逆變系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)微處理單元。在具體的控制過程中,采取了分層控制的方式,既提高了控制系統(tǒng)的控制效果,同時(shí)也簡化了控制流程,使整個(gè)控制流程能夠得到有效的優(yōu)化,在具體的控制效果上滿足了實(shí)際需要。所以,了解并掌握變頻器的工作原理,對(duì)做好變頻器的應(yīng)用和提高變頻器的應(yīng)用效果具有重要作用。
2.1 變頻節(jié)能
為了保證生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的可靠性,一般機(jī)械設(shè)備如水泵、風(fēng)機(jī)等,在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)都留有一定的富余量,當(dāng)電機(jī)不能達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),就會(huì)產(chǎn)生多余的力矩,并導(dǎo)致相應(yīng)的有功功率和電能的消耗浪費(fèi),這時(shí)就需要對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式主要是通過調(diào)節(jié)閥門和出入口擋板開度來實(shí)現(xiàn)的,這種調(diào)節(jié)方式的輸入功率比較大,而且閥門和擋板在截流的過程中還會(huì)造成能源的大量消耗。而變頻器則可以根據(jù)流量變化通過產(chǎn)生可變的電壓和頻率,對(duì)風(fēng)機(jī)或水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行及時(shí)的調(diào)節(jié),從而滿足不同負(fù)荷使用下對(duì)轉(zhuǎn)速的最優(yōu)化控制,并降低啟動(dòng)電流,從而實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能的效果。
2.2 降低線路無功功率損耗
無功功率不僅會(huì)使功率因數(shù)和有功功率降低,導(dǎo)致大量電能白白損耗在線路中,造成電能的浪費(fèi)和設(shè)備使用效率的下降,而且無功功率還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備和線路發(fā)熱,使線損增加,設(shè)備壽命下降,因此,要提高能源使用效率,必須要設(shè)法降低無功損耗。而變頻器可通過內(nèi)部濾波電容的作用,降低無功功率損耗,增加電網(wǎng)的有功功率,從而實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能的作用。
2.3 變頻器的保護(hù)功能
變頻器對(duì)電機(jī)設(shè)備的保護(hù)主要包括修正保護(hù)和停止保護(hù)兩類。修正保護(hù)是指變頻器在檢知異常狀態(tài)后可自動(dòng)地進(jìn)行異常修正動(dòng)作,如再生過電壓失速防止、電流失速防止;停止保護(hù)是指檢測到異常狀態(tài)后自動(dòng)封鎖電力半導(dǎo)體器件控制信號(hào),使電機(jī)停止運(yùn)行,如再生過電壓切斷、過電流切斷、過熱停電保護(hù)等都屬于此類保護(hù)類型。變頻器的保護(hù)功能在很大程度上保障了電機(jī)設(shè)備和線路的安全,延長了其使用壽命。
本文主要分析了變頻器在轉(zhuǎn)速改進(jìn)中的應(yīng)用:
某廠新引進(jìn)了一條瓶裝生產(chǎn)線,注水機(jī)部分是從德國進(jìn)口的產(chǎn)品,瓶輸帶是由臺(tái)灣公司生產(chǎn)的。在兩部分的接口處,在生產(chǎn)過程中需要一段輸送帶,使輸送帶能緊跟前一輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速度,保證注水機(jī)的供給。如果注水機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn),會(huì)延長停機(jī)等待的時(shí)間。注水機(jī)的進(jìn)瓶輸送帶為1.5kW的電機(jī)傳動(dòng),是由0.75kW的電機(jī)供給,由三菱變頻器對(duì)其進(jìn)行控制。原來的設(shè)計(jì)是將注水機(jī)的進(jìn)瓶輸送通過變頻器模擬量進(jìn)行控制,進(jìn)瓶速度由注水機(jī)的速度決定。但是在生產(chǎn)過程中,由于瓶輸帶與進(jìn)瓶輸送帶并沒有同時(shí)跟進(jìn),在兩段輸送中有一段會(huì)出現(xiàn)瓶子孔雀,導(dǎo)致注水機(jī)降速和停機(jī)頻繁發(fā)生,影響了生產(chǎn)的效率。經(jīng)過實(shí)踐分析發(fā)現(xiàn),由于注水機(jī)的進(jìn)瓶輸送帶會(huì)比瓶輸送帶的動(dòng)率要大,導(dǎo)致注水機(jī)的啟動(dòng)速度較快。如果將瓶輸送帶的頻率信號(hào)電源調(diào)高,在注水機(jī)的進(jìn)瓶輸送帶低速運(yùn)行或者停止運(yùn)行時(shí),會(huì)增加輸送帶與瓶子底部的摩擦,與生產(chǎn)工藝的要求不符合。因此,基于這種情況,該廠做了如下改進(jìn)方法,如圖1所示:
圖1 控制輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度改進(jìn)圖
經(jīng)過改造,在瓶子出現(xiàn)空缺時(shí),進(jìn)瓶輸送帶會(huì)以最高的速度去追趕注水機(jī)輸送帶的進(jìn)瓶速度,這樣就能夠解決瓶子短缺問題。同時(shí),由于注水機(jī)進(jìn)瓶速度并非一定處于最高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度,其模擬的輸出量也不一定是最大的,因此,進(jìn)瓶輸送帶可以不以最高的速度去追趕,只需要在最短時(shí)間內(nèi)在傳輸帶上放滿瓶子即可,這樣不僅能保證進(jìn)瓶輸送帶與注水機(jī)輸送帶進(jìn)瓶速度的統(tǒng)一性,還能減少輸送帶與瓶子底部的磨損。在改造中,該廠通過三段速度與電流控制的轉(zhuǎn)換,對(duì)控制輸送帶的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。通過實(shí)踐表明,變頻器的整體運(yùn)轉(zhuǎn)比較穩(wěn)定,也減少了注水機(jī)停機(jī)、降速故障的發(fā)生頻率,提高了該廠的生產(chǎn)效率。同時(shí),在改造中不需要更換設(shè)備元器件,也減少了設(shè)備更新的成本支出,提高了該廠的經(jīng)濟(jì)效益。
4.1 做好變頻器參數(shù)的設(shè)定
基于變頻器的自身特性和控制規(guī)律,變頻器在安裝完成之后,需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行有效的設(shè)定。不但要根據(jù)運(yùn)行需要設(shè)定參數(shù),同時(shí)還要保證參數(shù)設(shè)定符合變頻器的運(yùn)行規(guī)律,提高變頻器的運(yùn)行效果。因此,做好變頻器的參數(shù)設(shè)定,是變頻器維護(hù)的重要措施,對(duì)變頻器的維護(hù)和功能保護(hù)具有重要作用。
4.2 檢查變頻器電壓情況,避免過電壓和欠電壓的現(xiàn)象出現(xiàn)
變頻器在運(yùn)行過程中,對(duì)電壓有較高的要求。電壓過載和欠電壓是兩種比較明顯的故障形式,對(duì)變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行非常不利。因此,在變頻器維護(hù)過程中,應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行電壓的控制,保證變頻器的運(yùn)行電壓能夠達(dá)到平穩(wěn)要求,避免過電壓和欠電壓的現(xiàn)象出現(xiàn)。
總之,變頻技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,其變頻調(diào)速的性能逐漸優(yōu)化,而且其高效節(jié)能的特點(diǎn)在節(jié)能減排的現(xiàn)在社會(huì)中更是為各行各業(yè)所青睞,因此需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。
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