工業電氣自動化控制中變頻調速技術的應用探究

盧憲強

山鋼集團萊蕪分公司板帶廠，山東濟南，271104

0 引言

電氣自動化控制技術隨著我國信息技術的提升，正在不斷地發展，同時也在人們的日常生活和工作中發揮著非常重要的作用，為人們的日常生活與工業生產都帶來了非常多的便利。但是普通的電氣自動化控制設備的耗電量比較大，對于資源的損耗也是一個非常嚴重的問題，因此為了能夠有效地解決電氣自動化設備燃耗高這一問題，需要有效地借助變頻調換技術，在提高電氣自動化控制設備的效率和質量的同時，又能夠有效地降低對于電力或者是其他能源的消耗，為人們的生活和工業生產都帶來非常大的好處。同時變頻調換技術也能有效地解決傳統的公頻技術中存在的問題，合理地提高工業電氣自動化控制水平，為電氣自動化控制技術的發展奠定基礎和保障。

1 變頻調速技術的重要性

1.1 提高了工業電氣自動化控制設備的自動化水平

近幾年，受我國社會市場經濟的影響，工業領域得到了持續穩定的發展，同時也提高了社會的總體生產力。其主要原因就是在工業領域中的電氣自動化設備的自動化水平正在不斷地提高，有效地替代了人力的24小時生產作業，同時也提高了生產作業中的整體質量水平，有效地避免了工人在開展作業過程中可能會出現的紕漏，使工業生產作業能夠更加高強度、高效率、高水平地完成[1]。在一定意義上來看，電氣自動化設備的自動化水平能有效體現我國工業領域的整體發展形勢。而變頻調換技術的應用能夠有效地通過調節電源來對自動化設備的速度、運行模式和效率進行調節，提高了電氣自動化設備的整體自動化水平，同時也使我國的工業領域邁進了全新的階段，大大提高了社會的總生產力。

1.2 優化了工業技術生產體系

在工業電氣自動化控制技術中應用變頻調速技術，也是對各項技術與應用經驗的不斷積累，能夠對技術的應用進行分類與總結，同時還能夠有效地完善技術的應用板塊，從長遠的發展角度來看，相關人員對變頻調換技術的應用經驗的不斷積累，能夠有效地補充在應用過程中所產生的問題，有效地對技術的總體理論體系進行優化和完善，提高技術的整體價值，同時也優化了工業技術的生產體系，為工業技術生產的持續穩定發展奠定了建設的基礎。

1.3 能夠有效地降低電氣自動化設備的能耗

在工業電氣自動化設備的使用過程中，如果無法根據生產系統的實際運行情況來對電氣自動化設備進行調節，增加電氣自動化設備的運行效率，工業單位就必須要對各種電氣設備的復合能力進行調換，這雖然在一定程度上確保了整個生產系統的日常運行，但是也造成了大量的能源損耗，提高了生產的成本投入，而變頻調速技術的應用正好能夠從基礎上解決這一項問題，在確保電氣自動化設備有一定的生產效率的同時，還能夠保證系統運行的整體穩定性，最大程度地降低電氣自動化設備的能源損耗問題。

1.4 推動變頻調速技術的應用

變頻技術的有效應用能夠改變電源的頻率，對設備的轉速進行有效的調整和控制，實現對電氣設備的自動化控制。現階段對于電氣自動化控制最好的調速方案就是充分地利用變頻器和節能變頻器來對設備進行自動化控制。而變頻調速技術能夠直接對自動化設備進行調速，實現對電源的全面控制，同時還能夠對電源的使用情況進行有效監督，通過電源中電流的大小來調節電氣自動化的電流情況，利用高速度的調換來縮短誤差。總的來說，在電氣自動化控制技術中合理地應用變頻調速技術，能夠推動變頻技術在其他各項工業生產中的合理應用。

2 變頻調速技術的應用原理與特點

變頻調速技術就是為了能夠滿足現代化工業生產的實際需求而發明的一種新型的工業生產技術，其是通過對電源的輸出情況進行調節，來有效地轉變設備的轉動速度，使設備的變頻調速工作能夠達到自動化的水平。

2.1 變頻調速技術所涉及的部件

變頻調速技術在應用過程中會涉及以下幾個部件：首先是自適應電動機模型單元，這個單元部件作為變頻調速技術應用過程中最為核心的部件，在實際使用過程中，其主要的功能就是對發電機的電壓、電流等信息進行查看，對其實際正常的運行狀態進行實時的控制，同時還能夠對電動機的電壓、電流數據進行了解，幫助相關工作人員掌握電動機的實際情況，同時也為電氣自動化后期的工作提供保障和支持；其次是轉矩比較器和磁通比較器，這兩個比較器的主要作用就是能夠將反饋的數值來進行綜合的比對，通過置環調節器來對轉矩和磁場的實際情況進行反映，幫助工作人員更好地掌握轉矩和磁場的實際運行情況；最后是脈沖優化選擇器，它能夠有效地實現對于芯片的控制和處理，在處理完芯片的相關信息之后能夠設置調換的信號源，同時還能夠編寫五個模塊的電路。

2.2 變頻調速技術的應用特點

在變頻調速技術應用過程中，主要有以下三個特點：第一，經濟實用性，在現階段我國大部分工業電氣自動化發展領域中，對于變頻調速技術的應用逐漸廣泛，同時也在不斷地提高變頻調速技術的研發程度，在積累豐富的變頻調換技術的應用經驗的同時，還能夠不斷地完善變頻調換技術的相關理論體系，有效地減少變頻調換相關設備的成本投入，相比于其他的電氣自動化控制技術來說，變頻調速技術具有一定的經濟實用性，能夠有效地降低工業單位的成本投入；第二，通用性，變頻調換技術相比于其他電氣自動化控制技術來說，變頻調換技術功能模塊比較完善，具有一定的通用性，簡單地說就是變頻調換技術設備能夠適用于大多數的工業生產中；第三，優化性，現階段變頻調換技術的理論體系和設備模塊仍然在不斷完善的階段，電氣自動化設備的整體運行效率、穩定性都有了一定的提高，同時還能夠對設備的整流逆變單元的發展實現一體化。

2.3 變頻調換技術的應用原理

2.3.1 變頻調速節能

在變頻調速技術應用過程中，設備的轉速和能源損耗是成正比的，其中功率與轉速的立方也是成正比的，通過相關的計算公式可以得出，設備的整體運行效率在不變的情況下，如果降低流量，則會導致轉速降低，使功率與其他的立方關系整體降低[2]。

2.3.2 功率因數補償

在設備的整體功率較低的情況下，很容易出現電氣設備發熱的問題，造成電路的損壞。而當電氣自動化技術的功率降低時，相應的功率也會隨之降低，整體的效率就會減少，對于電能的時耗便會增大。而電氣自動化設備對于電能的整體使用效果會進一步地降低，造成資源的浪費，而變頻調速設備能夠有效地對設備的功率進行調整，使功率達到因數補償的效果，減少對于能源的不必要損耗。

2.3.3 軟啟動節能

在電氣自動化設備啟動過程中，電流一般都是特定電流的5倍。如果電氣自動化設備的電流容量不足，便會導致設備出現超額的情況，嚴重地影響了電氣自動化設備的使用壽命，而變頻調速技術能夠在軟啟動過程中降低電流的浪費，設備可以不需要高電容量，也能夠減輕電流的沖擊，延長設備的整體使用壽命。在平常比較通用的變頻調速設備中，一般不能夠滿足自動化的相關要求，主要是因為這種變頻調速設備的控制系數不高。而變頻調速技術能夠有效地讓電機在短時間內便實現停機或者是減速，有效地減少了對于電流輸出的效率，降低了設備的整體轉速，達到了節能低耗的目標。而電氣設備在減速的過程中轉子的電流相位相反，便會引起電動機的制動。如果使用的是比較大型容量的變頻器，就需要有效地利用電源來達到能量反饋，使其達到節能減耗的目的，如果使用的是小型的變頻器，便可以通過制動電路消耗電機的反饋能量。

3 工業電氣自動化控制中變頻調速技術的應用

變頻調速技術的出現在一定程度上滿足了電氣自動化控制技術的相關標準和要求，因此變頻調換技術在工業電器自動化控制技術中得到了充分的應用，相比于傳統的公平技術而言，變頻調速技術具有更多的優勢，在技術的應用上能夠更加符合節能減耗的目標，同時還能夠有效地彌補傳統的工頻技術所存在的問題，全面地提高工業電氣自動化控制技術的水平。

3.1 變頻調速技術在數控機床中的應用

在數控機床中應用變頻調速技術，能夠有效地節約資源，降低能源的損耗，對于能源的過度損耗也不利于數控機床的高效率運行，而在數控機床中應用變頻調速技術能夠有效地改變傳統的公頻控制機床的模式，合理地控制機床齒輪軸軸速度的范圍，在數控機床的運行過程中，實現數控機床的維修與保養[3]。從實際的變頻調速技術的應用情況來分析，變頻調速技術不僅減少了對于能源的損耗，還節省了相關單位的整體成本投入，提升了數控機床的整體運行效率，使其能夠符合現代化的工業生產方向。除此之外，在數控機床中應用變頻調控技術之后，優化和完善了數控機床的自身結構性能，減少了數控機床在日常工作中對于金屬材料的損耗，如圖1所示。

圖1 數控機床中的變頻裝置

3.2 變頻調速技術在發電系統中的應用

在工業電氣自動化控制技術運行過程中，通常會依賴對于外部能源的傳送，在整個傳送過程中不僅會消耗大量的人力物力財力，還會損耗大量的資源和能源，因此為了能夠有效地節省資源損耗與成本的投入，大部分電氣自動化控制系統都會在自身裝備發電系統，而變頻調速技術在電氣自動化發電系統中的應用也非常重要。其主要是表現在變頻調速技術，能夠有效地減少發電系統的偏差，避免因為電流而導致整個發電系統無法正常運行。除此之外，變頻調速技術在發電系統中的應用還能夠對電流進行有效地控制，實現對電力能源的合理配置，降低整個工業電氣自動化系統的成本投入。

3.3 變頻調速技術在深度指示器設備中的應用

變頻調速技術能夠為深度指示器設備提供相應的防護措施。在電氣自動化設備的運行過程中，會使用到很多種包裝措施來預防工業電氣自動化設備出現運行故障等一系列問題，提高生產系統的整體穩定性。但是在工業電氣自動化生產系統運行過程中，深度保護器有著非常重要的作用，當深度指示器設備出現問題時，會出現大范圍的設備連鎖反應，造成經濟損失，因此在深度指示器設備中應用變頻調速技術，能夠有效地為相關設備提供保護預防措施。在深度指示器設備運行過程中會定期地在一定時間內對于重復疊加的數據信息進行處理，在處理過程中如果深度指示器的設備與數據信號并沒有出現異常，而裝置的整體運行狀況出現問題時，表明深度指示器出現了故障，因此變頻調速技術能夠及時地對故障做出反應，切斷深度指示器裝置與其他設備之間的聯系，并對裝置的故障進行預警和防護[4]。

3.4 變頻調速技術在設備安全保障中的應用

在變頻調速相關設備運行過程中，經常會受到外界因素的干擾而出現各類故障，針對這一系列問題，通常會采取相應的設備安全保障措施，而設備安全保障措施也是變頻調速技術的重要組成內容。首先，配線與主線隔離運行措施，配縣與主線隔離運行是一項重要的保護措施，能夠將兩者進行隔離，降低電磁反應對于變頻調速設備所造成的影響。其次，遮光措施，能夠在變頻調速設備的周邊區域進行遮光棚的搭建，降低光照強度對于設備產生的影響。最后，設備底座加墊橡膠措施，主要是在變頻調速設備的底座設置加墊橡膠墊等減振材料，避免因為復雜的生產作業對于變頻調速設備的整體運行情況造成影響。

4 結語

綜上所述，變頻調換技術在工業電氣自動化控制技術中的應用，是現階段節能環保可持續發展理念的要求，同時也是自動化控制技術持續發展的必然措施。而變頻調速技術的應用能夠有效地促進電氣自動化控制技術的發展，促進整個工業生產領域的創新，為人們的日常生活和工作帶來源源不斷的便利條件，通過應用變頻調速技術，能夠進一步提高電氣自動化控制技術的精確度，有效地降低電氣自動化設備的能源損耗，降低工業單位的成本投入，提高工業生產的整體經濟效益。