交流变频调速优势与应用

交流变频调速优势与应用

发表时间：2018-08-10T16:18:00.157Z 来源：《科技中国》2018年6期作者：刘文龙[导读] 摘要：随着大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，从交流变频调速的优异特性出发，论述了该技术的合理应用性。简要论述了如何确定变频器容量及其使用过程中的注意事项。

摘要：随着大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，从交流变频调速的优异特性出发，论述了该技术的合理应用性。简要论述了如何确定变频器容量及其使用过程中的注意事项。

关键词：变频；变频器；干扰源引言

20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。

1交流变频调速的优异特性变频调速具有以下优势：

(1).调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。

(2).调速范围较大，精度高。

(3).起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。

(4).变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。

(5).易于实现过程自动化。

虽然变频调速有诸多优点，但也有其不利因素，主要问题是电流中含高次谐波较多，除对电网有污染外，也使电机自身增加损耗，引起电机发热。变频控制技术的显性和隐性效益及利弊分析显性效益就是指节电效益。变频控制传动调速对于负载性质和负载率的不同，节电率也是不同，低压变频控制设备，一般负载率在 0.5 左右时，节电率在 20—47％左右。低压设备变频调速改造投资少、见效快，投资回报期基本上在一年左右。此外，不是任何情况下变频器都节电，如果电机负载变化不大，或深井泵配有水塔，节电、节水效果都不大，就不宜使用变频调速。 2交流变频调速技术的合理应用交流变频调速技术在工业发达国已得到广泛应用。美国有60% - 65%的发电量用于电机驱动，由于有效地利用了变频调速技术，仅工业传动用电就节约了15% - 20%的电量。

变频调速的特点：

(1).变频调速系统自身损耗小，工作效率高。

(2).电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。

(3).可实现软启、制动功能，减小启动电流冲击。

变频器调速比传统的电磁调速可以节电 25%-80%；变频器启动对机械设备没有危害，而硬启动则反之。过去，变频器一般被包含在电动发电机、旋转转换器等电气设备中。 3变频器容量的确定变频调速是通过变频器来实现的，对于变频器的容量确定至关重要。合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。根据现有资料和经验，比较简便的方法有三种：

(1).电机实际功率确定法：首先测定电机的实际功率，以此来选用变频器的容量。

2).公式法：设安全系数取1.05，则变频器的容量Pb为Pb = 1.05Pm/hm×cosy (kW) 式中，Pm为电机负载；hm为电机功率。计算出Pb后，按变频器产品目录可选出具体规格。

(3).电机额定电流法：变频器容量选定过程，实际上是一个变频器与电机的最佳匹配过程，最常见、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率，但实际匹配中要考虑电机的实际功率与额定功率相差多少，通常都是设备所选能力偏大，而实际需要的能力小，因此按电机的实际功率选择变频器是合理的，避免选用的变频器过大，使投资增大。 4交流变频调速技术使用过程中注意的问题 4.1变频器的基本控制回路

同外部进行信号交流的基本回路有模拟与数字两种：( 1).4-20mA电流信号回路（模拟）；1-5V / 0-5V电压信号回路（模拟）。

(2).开关信号回路，变频器的开停指令、正反转指令等（数字）。

外部控制指令信号通过上述基本回路导入变频器，同时干扰源也在其回路上产生干扰电势，以控制电缆为媒体入侵变频器。

4.2干扰的基本类型及抗干扰措施 (1).接触不良干扰：指变频器控制电缆的电接点及继电器触电接触不良，电阻发生变化在电缆中产生的干扰。措施：a. 对继电器触点接触不良，采用并联触点或镀金触点继电器或选用密封式继电器。b. 对电缆连接点应定期做拧紧加固处理。

(2).电源线传导干扰：指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其它设备在电源系统直接产生电势。措施：变频器的控制电源由另外系统供电；在控制电源的输入侧装设线路滤波器；装设绝缘变压器，且屏蔽接地。

(3).接地干扰：指机体接地和信号接地。对于弱电压电流回路及任何不合理的接地均可诱发的各种意想不到的干扰，比如设置两个以上接地点，接地处会产生电位差，产生干扰。措施：a. 应对给定的控制电缆取1点接地，接地线不作为信号的通路使用。b. 电缆的接地在变频器侧进行，使用专设的接地端子，不与其它接地端子共用。并尽量减少接地端子引接点的电阻，一般不大于100d。

4.3其他注意事项

(1).装有变频器的控制柜，应尽量远离大容量变压器和电动机。其控制电缆线路也应避开这些漏磁通大的设备。

(2).弱电压电流控制电缆不要接近易产生电弧的断路器和接触器。

(3).控制电缆建议采用1.25mm2或2mm2屏蔽绞合绝缘电缆。

(4).屏蔽电缆的屏蔽要连续到电缆导体同样长。电缆在端子箱中连接时，屏蔽端子要互相连接。 5结论与实际应用

交流变频调速的方法是异步电机最有发展前途的调速方法。随着电力电子技术的不断发展，性能可靠、匹配完善、价格便宜的变频器会不断出现，这一技术会得到更为广泛、普遍的应用。目前，国外先进国家的变频技术正向小型化、高可靠性、抗公害、多功能、高性能等方向发展，我国也在加快发展步伐。

发电厂用于制水、补水及周边设备所用三相异步电机多达一百五十余台，老式的控制方式及电机全速运转带来非常大的能源损耗。不同阶段、不同工况下，工业水、生活水、除盐水、软化水的上水量变化很大；水质在不同时期，各项指标的差异性也非常大，为了保证上水量、补水量及水汽指标在允许范围内，对电机进行变频调速来调节具有绝对优势,因此在发电厂生产运行中得以大量使用。

在加药设备进行了变频控制改造，现场将加药系统按加药类型分成三大块，分为联胺变频控制柜、氨水变频控制柜、磷酸盐变频控制柜。每一控制柜控制3-4台加药电机，这样，运行人员可从值班室工控机上对每台电机的工作频率从0-50HZ进行交流电机无级调速控制。由于进行了变频控制改造，实现了远程控制、操作，由于采样架就在运行值班室，运行人员可根据在线表计的数值，第一时间通过电脑输入电机工作频率，进行加药量控制，极大地提高了工作效率和设备的利用率，起到了非常好的节能效果。

我国工业技术虽然有了较大的发展，但目前仍是处于一个工业化中期社会，技术发展还不平衡，在很多企业生产中，表现出来最明显的特征依旧是能源消耗多，生产效率较低，产品质量参差不齐；能效比不高，陈、旧、老设备在国民生产中仍旧占较大的比重。变频调速的应用，就是要改造这些设备，以达到节约能源的目的。有国家、省、市政府的大力支持，有成熟的技术基础理论，纵观节能改造市场，潜力巨大。节约能源，保护环境，造福子孙，利国利民。【参考文献】

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