電機拖動中變頻調速技術的應用研究

梅正茂

【摘 要】隨著國家的快速發展，電力資源在我國經濟發展中具有重要作用，電氣化程度也是衡量國家經濟發展水平的一個重要指標。電機拖動中的變頻調速技術促進了電氣化水平的提升，變頻調速技術是依據工業用電需求對電機拖動的運行狀態進行調整，讓電機拖動效率提升，本文分析了電機拖動中變頻調速技術的應用。

【關鍵詞】電機拖動；變頻調速技術；應用

引言

現實中，從節能降耗和智能控制的角度出發，變頻調速技術在實際中得到了廣泛應用。所謂變頻調速技術就是對電機的電源頻率進行調整，從而使其工作轉速進行改變。與傳統電機只能定速運行的模式不同，變頻調速技術徹底了改變了電機的運行模式，使電機可以在拖動負載沒有任何改變的情況下，就能針對工藝的優化調整需求對轉速輸出進行改變，進而達到提升運行質效的目的。經過多年的發展，變頻調速技術已經衍生出了多種控制形式，比如矢量控制、模糊控制等等，而且表現出了巨大的應用優勢。鑒于變頻調速技術的應用優勢非常明顯，可以預見到，其未來必將在電機拖動中得到更加廣泛的應用。

1變頻調速技術的概述

1.1變頻調速技術的理論基礎

現代化的變頻調速技術中雖采用了多種技術成果，但最根本的還是電機學原理。通過采用電機學的相關理論進行分析可知，如果一臺電機定子繞組的磁極對數已經給定，那么對其轉速進行改變，就只能依靠改變電源頻率的方式來實現。這也就意味著電機電源的頻率和轉速之間存在著對應關系。一般而言，隨著電源頻率的增高，轉速也會增大，即電源頻率和轉速之間呈現出正相關的關系；反之，如果要降低電機的轉速，那么也可以通過降低電源頻率的方式來實現。由此可見，我們只需要對電源的頻率進行調節，就能實現改變電機轉速的目的。

1.2變頻調速技術的優勢分析

在過去相當長的一段時間內，電機主要采用的是自流驅動，比如廣泛應用于煤礦生產等領域的電機。在自流驅動下，自流串激電機雖然表現出了良好的牽引性，但也存在一定的缺陷，比如隨著電機負載轉矩的增加，轉速不得不降低。在變頻調速技術還未出現應用前，這種情況只能依靠以下兩種方式進行調節：一是在主回路上串電阻；二是使用自流斬波器。這兩種調節方法在實踐應用中都表現出了一定的缺陷。比如主回路串聯電阻雖然實現方式簡單，但會產生較大的能耗，而自流斬波器雖然在一定程度上改善了能耗較大的問題，但自流電機的固有缺陷始終沒有得到真正意義上的改善。變頻調速技術的出現使得以上問題得到了較好的解決，并且具有以下優勢：第一，維護工作較簡單，不需要占用較長時間，而且維修的間隔頻率可適當延長；第二，啟動轉矩較大，并且擁有極佳的調速性能；第三，具備較強的節能降耗特性，可以大大降低運行成本；最后，采用變頻調速技術時，其速度改變的過程非常平穩，對電網的沖擊影響幾乎可忽略不計。綜上可知，變頻調速技術具備極大的應用優勢，其未來必將在電機轉速調節和控制領域得到更為廣泛的運用。

2變頻調速技術在電機拖動中的應用

該技術在電機拖動（如圖1所示）中應用較多。電機拖動可以通過自身的電壓對電流的電壓數值進行控制輸出，進而實現對整個系統運行的調控。在電機拖動中采用變頻調速技術，可以對運行方式的改變進行優化，并且提供更優的電磁兼容條件。同時，在采用變頻調速技術對給定速度進行設定時，可以通過讀取到的拖動電壓來對速度的改變進行控制。變頻調速技術在電機拖動中的應用具有很多優勢，比如較好的平滑性、控制范圍比較大、能夠對電機拖動性進行完善和優化等。現實中，該技術在電機拖動中的應用主要體現在兩個方面，一個是無功補償，一個是負載標準，下面將對這兩個方面進行詳細討論。

2.1無功補償

實際中，當我們在電機拖動中采用了變頻調速技術時，一般都會附帶設計有無功補償，這有利于提升供電效率。通過對負荷變化進行合理運用，可以在電機拖動中對變壓器和運行線路進行損耗補償。在電機拖動中采用變頻調速技術具有很多積極作用，能夠根據實際的應用需求和技術標準選擇采用合適的無功補償裝置，從而使電機拖動的功率因數獲得有效提升，這樣就能在很大程度上消除因電機拖動而產生的電能損耗。當然，對無功補償裝置的選擇使用也必須做到充分重視，一方面要滿足實際需要，另一方面還要在拖動中對投切的電抗器和電容進行分析，使無功補償裝置與拖動條件相符。因為無功補償需要滿足就地平衡的原則，所以在應用變頻調速技術時，就應該采取分層分區的應用策略，確保實現對電機拖動速度的正確、有效調節。

2.2負載標準

電力系統的電機設備中安裝了大量的半導體器件，此類器件很容易出現發熱問題，而且發熱的時間非常短，短期就會引起熱負荷超載的情況，不利于電機拖動的安全性。半導體器件在電機中的發熱問題，與電機拖動的速度存在直接的關系，使用變頻調速技術時，應該注意變頻調速的負載標準，以此來預防熱負荷超載的問題，完善變頻調速技術在電機拖動中的應用。變頻調速技術應用中，應該根據電機拖動的實際情況規劃出負載標準的類型，如：①變頻調速控制下的電機拖動運行，額定輸出等于完全的電流輸出值，此類狀態下不會有負荷過載的問題；②電機拖動應該在連續的狀態下輸出基本負載電流，負荷過載的比例是50%；③其他狀態下的電機拖動負載時間較長。分析負載標準時，主要以前兩種情況為主安排變頻調速技術的應用，嚴格按照電機拖動的機械負載性能明確變頻調速的范圍，準確選擇變頻器。

3提高電機拖動變頻技術可靠性的方法

將變頻調速技術應用到電機拖動中，要經過變頻器為載體的，要想讓電機拖動保持穩定，需要促進變頻器可靠性的提升。溫度會直接影響到變頻器的可靠性和運行性能，如果變頻器的溫度太高就會限制變頻調速的作用，不能保證電機拖動高效的運行。提高電機拖動變頻技術可靠性的方法有：（1）在電機拖動中應用變頻器要選擇大功率的，依據空氣冷卻原理進行，在變頻器上部安裝換氣扇，具備換氣的作用，可以讓周圍的熱空氣對流，排到室外，以此達到對電機拖動變頻調速溫度和環境的優化。（2）電機以及變頻器所在的環境是封閉的，要散熱就需要通過室內空調來進行，在封閉的環境下，變頻器的電機拖動中的運行溫度需要控制好，需要控制在50攝氏度以內，在柜內安裝好空調設備，通過機械讓溫度降低，對柜內溫度進行控制，在安裝空調時還要選擇好位置，減少空調在運行中發出的噪音，避免限制電機拖動運行的情況出現。（3）在對變頻器進行降溫時，需要規范的對通風管道的設計，促進降溫速率的提升，在選擇變頻器時需要科學的進行選擇，各方面要和電機拖動的要求相適應。

結語

電機拖動運行中應該選擇合適的變頻調速裝置，以便發揮變頻調速技術的作用。變頻調速技術改善了電機拖動的運行方式，調整電機拖動速度的同時也能降低運行能耗，合理規劃好變頻調速技術，為電機拖動運行提供規范的標準。

參考文獻：

[1]楊源.變頻調速技術在電機拖動中的應用[J].通訊世界，2015，（9）：214.

[2]康彥婷，李柏霖.電機拖動中變頻調速技術的實際應用分析[J].中國新技術新產品，2017，（20）：19.

（作者單位：格力電器股份有限公司）