變頻調(diào)速技術(shù)及其在工業(yè)電氣自動化控制中的運(yùn)用探究

【摘?要】近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國工業(yè)電子自動化控制也得到了快速發(fā)展，各種先進(jìn)技術(shù)也在工業(yè)電子自動化控制領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，例如變頻調(diào)速技術(shù)。為此，本文對變頻調(diào)速技術(shù)的含義以及特點做出了分析，并探究了其在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用，希望可以進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)電氣自動化控制的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】變頻調(diào)速技術(shù);工業(yè)電氣自動化控制;含義;價值;運(yùn)用

引言

工業(yè)產(chǎn)業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)支柱型產(chǎn)業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)效率以及自動化控制水平是決定工業(yè)發(fā)展高度的關(guān)鍵因素，是工業(yè)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)綠色發(fā)展的前提。在工業(yè)電氣自動化控制中運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，可以在很大程度上提高工業(yè)電氣自動化控制水平，提高工業(yè)生產(chǎn)效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗。同時變頻調(diào)速技術(shù)的運(yùn)用可以保障工業(yè)電氣自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，減少其運(yùn)行過程中的磨損，從而降低工業(yè)設(shè)備的維護(hù)成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

一、變頻調(diào)速技術(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)是一種為了滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需求應(yīng)運(yùn)而生的新型技術(shù)，它的工作原理就是利用電機(jī)電源輸入頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速的正比關(guān)系，通過改變電源輸入頻率去調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而保證電機(jī)自動化控制效果[1]。在工業(yè)電氣自動化控制中運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，可以有效處理交流電機(jī)的耦合現(xiàn)象，并以直流條件為基礎(chǔ)進(jìn)行變換作業(yè)，強(qiáng)化電機(jī)交流調(diào)速能力。

二、變頻調(diào)速技術(shù)特點

變頻調(diào)速技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、造價低廉等優(yōu)勢特征，需要將其與各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以此提高現(xiàn)代工業(yè)電氣自動化控制水平。將變頻調(diào)速技術(shù)運(yùn)用在工業(yè)電氣自動化控制中，可以實現(xiàn)對電機(jī)啟動頻率的有效控制，使得電機(jī)緩慢啟動，電源頻率由低到高輸出，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升，進(jìn)而減小電機(jī)啟動沖擊力[2]。同時變頻調(diào)速技術(shù)可以大幅度的改變電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，使得電機(jī)運(yùn)行過程中的能耗降低，節(jié)約電力資源。另外，變頻調(diào)速技術(shù)的調(diào)速范圍比較大，動態(tài)響應(yīng)快，能夠適應(yīng)不同場合的電機(jī)調(diào)速，穩(wěn)定電機(jī)調(diào)速速度以及精度，電源適應(yīng)性強(qiáng)。

三、變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的運(yùn)用

（一）變頻調(diào)速技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的運(yùn)用

數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用比較廣泛的一種機(jī)械設(shè)備，具有較高的自動化和智能化水平，將變頻調(diào)度技術(shù)運(yùn)用到數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可以有效降低其生產(chǎn)過程中能源的消耗量，提高其生產(chǎn)效率。從數(shù)控機(jī)床的實際運(yùn)行狀況角度分析，其在生產(chǎn)作業(yè)的過程中需要耗費(fèi)大量的電能，電能的過渡損耗不利于數(shù)控機(jī)床的高效工作，會降低工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控機(jī)床在運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)以后，則可以有效的改變其以往的工頻控制操作模式，對機(jī)床齒輪主軸的速度范圍進(jìn)行了科學(xué)限定，繼而使得數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中可以對機(jī)床進(jìn)行精準(zhǔn)的維修保養(yǎng)。同時，數(shù)控機(jī)床自動化控制中運(yùn)用了變頻調(diào)速技術(shù)以后，其本身的結(jié)構(gòu)性能也得到了有效的提升與優(yōu)化，機(jī)床對金屬材料的消耗也減少了，工業(yè)生產(chǎn)效率得到提升，能源與材料消耗減少，為工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長提供了便捷條件。

（二）變頻調(diào)速技術(shù)在發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)用

工業(yè)電氣自動化控制的傳統(tǒng)運(yùn)行模式需要利用外部電源進(jìn)行動力傳輸，在控制過程中需要耗費(fèi)大量的人力、資金等資源，會工業(yè)企業(yè)的消耗較大，控制成本較高。為了在工業(yè)電氣自動化控制中節(jié)約成本，多數(shù)企業(yè)都會在電氣自動化控制系統(tǒng)中配備獨立的發(fā)電系統(tǒng)，保證工業(yè)電氣自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，降低能源消耗，提高控制效果。在發(fā)電系統(tǒng)中運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)可以對發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行偏差進(jìn)行有效控制，避免因為電流故障而引發(fā)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行癱瘓問題發(fā)生，對發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用[3]。另外，發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)用了變頻調(diào)速技術(shù)以后，發(fā)電系統(tǒng)的傳輸電流大小可以得到有效的控制，進(jìn)而對電力資源進(jìn)行合理的配置與引用，提高電力資源的利用率，降低工業(yè)電氣自動化控制的運(yùn)行成本，增加工業(yè)企業(yè)經(jīng)營利潤。

（三）變頻調(diào)速技術(shù)在等速區(qū)間超速控制中的運(yùn)用

工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常會使用到電氣拉動設(shè)備，并且在拉動過程中要求所有電氣拉動設(shè)備的速度保持一致，以此就會出現(xiàn)等速區(qū)間。但是，電氣拉動設(shè)備在實際運(yùn)行的過程中會受到諸多因素的影響而發(fā)生速度變化，例如負(fù)荷因素，從而導(dǎo)致部分電氣拉動設(shè)備發(fā)生超速現(xiàn)象，對工業(yè)生產(chǎn)造成直接影響。此時，為了減少超速現(xiàn)象的出現(xiàn)，避免電氣拉動設(shè)備的運(yùn)行故障，就可以合理的運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，對電氣拉動設(shè)備的自動化運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，提高自動化控制效果，確保電氣拉動設(shè)備的運(yùn)行速度一致。變頻調(diào)速技術(shù)在實際運(yùn)用的時候，可以根據(jù)電氣拉動設(shè)備的實際速度情況，自動判斷其是否發(fā)生過載或者超速問題，如果發(fā)現(xiàn)問題即可以通過自動運(yùn)行控制去調(diào)節(jié)電機(jī)頻率，以此調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行速度。如果自動化控制失效又可以進(jìn)行實時報警。

（四）變頻調(diào)速技術(shù)在減速區(qū)段低速控制中的運(yùn)用

變頻調(diào)速技術(shù)除了在等速區(qū)間超速控制中得到了良好的應(yīng)用以外，將其運(yùn)用到工業(yè)電氣自動化控制的減速區(qū)段低速控制中也具有重要意義。變頻調(diào)速技術(shù)在減速區(qū)段低速控制中的運(yùn)用可以有效改善電氣設(shè)備的穩(wěn)定控制效果，提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效果。如果電氣設(shè)備的運(yùn)行速度減速到設(shè)備的臨界點時，變頻調(diào)速技術(shù)就可以根據(jù)電氣設(shè)備的實際運(yùn)行狀況選擇合適的控制保護(hù)手段，對電氣設(shè)備進(jìn)行低速運(yùn)行保護(hù)[4]。同時，該技術(shù)運(yùn)用過程中可以對變頻設(shè)備、PLC設(shè)備進(jìn)行同時選擇，校驗設(shè)備數(shù)據(jù)值和安全設(shè)定值等，進(jìn)而確保減速區(qū)段低速運(yùn)行的電氣設(shè)備系統(tǒng)不會發(fā)生故障。如果電氣設(shè)備的實際運(yùn)行速度與安全設(shè)定范圍不符的話，系統(tǒng)可以直接發(fā)出安全警告，對電氣設(shè)備實施有效控制。

（五）變頻調(diào)速技術(shù)在確保傳感器與變頻器穩(wěn)定運(yùn)行中的運(yùn)用

傳感器與變頻器都是工業(yè)電氣自動化控制系統(tǒng)中重要組成部分，是確保工業(yè)電氣自動化控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。在傳感器中運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)可以利用傳感器的作用，幫助電氣設(shè)備操作人員更加全面、準(zhǔn)確的獲取設(shè)備運(yùn)行參數(shù)信息，并在信息中獲取有效的設(shè)備轉(zhuǎn)速信息，最終將這些信息匯總到電氣自動化控制中心，供相關(guān)的工作人員使用[5]。變頻器在工業(yè)生產(chǎn)的過程中經(jīng)常會受到電磁感應(yīng)的影響而無法正常工作，對工業(yè)生產(chǎn)造成不利影響。為此，為了保證變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行，需要良好的運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，采取科學(xué)的措施對其運(yùn)行進(jìn)行保障，需要工作人員使用設(shè)備回路配線和主線隔離的工作方式去進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少變頻器運(yùn)行故障，提高其在電氣自動化控制中的運(yùn)用效果，保證工業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行。

四、結(jié)論

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的運(yùn)用具有十分重要的作用，其在數(shù)控機(jī)床、發(fā)電系統(tǒng)、等速區(qū)間超速控制、減速區(qū)段低速控制以及傳感器和變頻器穩(wěn)定運(yùn)行中都有著良好的運(yùn)用效果，在一定程度上提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，降低了工業(yè)生產(chǎn)能源消耗，提高了工業(yè)電氣自動化控制水平，有助于工業(yè)電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化，是一種應(yīng)用價值很高的現(xiàn)代化技術(shù)，需要在今后的發(fā)展中不斷創(chuàng)新運(yùn)用方式，擴(kuò)大運(yùn)用范圍，促進(jìn)工業(yè)電氣自動化控制發(fā)展。

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作者簡介：

張鐵山（出生年份—1969.5.28），性別：男，民族：漢，職務(wù)/職稱：助理工程師，：學(xué)歷：大專，研究方向：工業(yè)自動化控制。

（作者單位：河北省灤州市吉宏包裝有限公司）