工业电气自动化控制中变频调速技术的应用探究

卢宪强

山钢集团莱芜分公司板带厂，山东济南，271104

0 引言

电气自动化控制技术随着我国信息技术的提升，正在不断地发展，同时也在人们的日常生活和工作中发挥着非常重要的作用，为人们的日常生活与工业生产都带来了非常多的便利。但是普通的电气自动化控制设备的耗电量比较大，对于资源的损耗也是一个非常严重的问题，因此为了能够有效地解决电气自动化设备燃耗高这一问题，需要有效地借助变频调换技术，在提高电气自动化控制设备的效率和质量的同时，又能够有效地降低对于电力或者是其他能源的消耗，为人们的生活和工业生产都带来非常大的好处。同时变频调换技术也能有效地解决传统的公频技术中存在的问题，合理地提高工业电气自动化控制水平，为电气自动化控制技术的发展奠定基础和保障。

1 变频调速技术的重要性

1.1 提高了工业电气自动化控制设备的自动化水平

近几年，受我国社会市场经济的影响，工业领域得到了持续稳定的发展，同时也提高了社会的总体生产力。其主要原因就是在工业领域中的电气自动化设备的自动化水平正在不断地提高，有效地替代了人力的24小时生产作业，同时也提高了生产作业中的整体质量水平，有效地避免了工人在开展作业过程中可能会出现的纰漏，使工业生产作业能够更加高强度、高效率、高水平地完成[1]。在一定意义上来看，电气自动化设备的自动化水平能有效体现我国工业领域的整体发展形势。而变频调换技术的应用能够有效地通过调节电源来对自动化设备的速度、运行模式和效率进行调节，提高了电气自动化设备的整体自动化水平，同时也使我国的工业领域迈进了全新的阶段，大大提高了社会的总生产力。

1.2 优化了工业技术生产体系

在工业电气自动化控制技术中应用变频调速技术，也是对各项技术与应用经验的不断积累，能够对技术的应用进行分类与总结，同时还能够有效地完善技术的应用板块，从长远的发展角度来看，相关人员对变频调换技术的应用经验的不断积累，能够有效地补充在应用过程中所产生的问题，有效地对技术的总体理论体系进行优化和完善，提高技术的整体价值，同时也优化了工业技术的生产体系，为工业技术生产的持续稳定发展奠定了建设的基础。

1.3 能够有效地降低电气自动化设备的能耗

在工业电气自动化设备的使用过程中，如果无法根据生产系统的实际运行情况来对电气自动化设备进行调节，增加电气自动化设备的运行效率，工业单位就必须要对各种电气设备的复合能力进行调换，这虽然在一定程度上确保了整个生产系统的日常运行，但是也造成了大量的能源损耗，提高了生产的成本投入，而变频调速技术的应用正好能够从基础上解决这一项问题，在确保电气自动化设备有一定的生产效率的同时，还能够保证系统运行的整体稳定性，最大程度地降低电气自动化设备的能源损耗问题。

1.4 推动变频调速技术的应用

变频技术的有效应用能够改变电源的频率，对设备的转速进行有效的调整和控制，实现对电气设备的自动化控制。现阶段对于电气自动化控制最好的调速方案就是充分地利用变频器和节能变频器来对设备进行自动化控制。而变频调速技术能够直接对自动化设备进行调速，实现对电源的全面控制，同时还能够对电源的使用情况进行有效监督，通过电源中电流的大小来调节电气自动化的电流情况，利用高速度的调换来缩短误差。总的来说，在电气自动化控制技术中合理地应用变频调速技术，能够推动变频技术在其他各项工业生产中的合理应用。

2 变频调速技术的应用原理与特点

变频调速技术就是为了能够满足现代化工业生产的实际需求而发明的一种新型的工业生产技术，其是通过对电源的输出情况进行调节，来有效地转变设备的转动速度，使设备的变频调速工作能够达到自动化的水平。

2.1 变频调速技术所涉及的部件

变频调速技术在应用过程中会涉及以下几个部件：首先是自适应电动机模型单元，这个单元部件作为变频调速技术应用过程中最为核心的部件，在实际使用过程中，其主要的功能就是对发电机的电压、电流等信息进行查看，对其实际正常的运行状态进行实时的控制，同时还能够对电动机的电压、电流数据进行了解，帮助相关工作人员掌握电动机的实际情况，同时也为电气自动化后期的工作提供保障和支持；其次是转矩比较器和磁通比较器，这两个比较器的主要作用就是能够将反馈的数值来进行综合的比对，通过置环调节器来对转矩和磁场的实际情况进行反映，帮助工作人员更好地掌握转矩和磁场的实际运行情况；最后是脉冲优化选择器，它能够有效地实现对于芯片的控制和处理，在处理完芯片的相关信息之后能够设置调换的信号源，同时还能够编写五个模块的电路。

2.2 变频调速技术的应用特点

在变频调速技术应用过程中，主要有以下三个特点：第一，经济实用性，在现阶段我国大部分工业电气自动化发展领域中，对于变频调速技术的应用逐渐广泛，同时也在不断地提高变频调速技术的研发程度，在积累丰富的变频调换技术的应用经验的同时，还能够不断地完善变频调换技术的相关理论体系，有效地减少变频调换相关设备的成本投入，相比于其他的电气自动化控制技术来说，变频调速技术具有一定的经济实用性，能够有效地降低工业单位的成本投入；第二，通用性，变频调换技术相比于其他电气自动化控制技术来说，变频调换技术功能模块比较完善，具有一定的通用性，简单地说就是变频调换技术设备能够适用于大多数的工业生产中；第三，优化性，现阶段变频调换技术的理论体系和设备模块仍然在不断完善的阶段，电气自动化设备的整体运行效率、稳定性都有了一定的提高，同时还能够对设备的整流逆变单元的发展实现一体化。

2.3 变频调换技术的应用原理

2.3.1 变频调速节能

在变频调速技术应用过程中，设备的转速和能源损耗是成正比的，其中功率与转速的立方也是成正比的，通过相关的计算公式可以得出，设备的整体运行效率在不变的情况下，如果降低流量，则会导致转速降低，使功率与其他的立方关系整体降低[2]。

2.3.2 功率因数补偿

在设备的整体功率较低的情况下，很容易出现电气设备发热的问题，造成电路的损坏。而当电气自动化技术的功率降低时，相应的功率也会随之降低，整体的效率就会减少，对于电能的时耗便会增大。而电气自动化设备对于电能的整体使用效果会进一步地降低，造成资源的浪费，而变频调速设备能够有效地对设备的功率进行调整，使功率达到因数补偿的效果，减少对于能源的不必要损耗。

2.3.3 软启动节能

在电气自动化设备启动过程中，电流一般都是特定电流的5倍。如果电气自动化设备的电流容量不足，便会导致设备出现超额的情况，严重地影响了电气自动化设备的使用寿命，而变频调速技术能够在软启动过程中降低电流的浪费，设备可以不需要高电容量，也能够减轻电流的冲击，延长设备的整体使用寿命。在平常比较通用的变频调速设备中，一般不能够满足自动化的相关要求，主要是因为这种变频调速设备的控制系数不高。而变频调速技术能够有效地让电机在短时间内便实现停机或者是减速，有效地减少了对于电流输出的效率，降低了设备的整体转速，达到了节能低耗的目标。而电气设备在减速的过程中转子的电流相位相反，便会引起电动机的制动。如果使用的是比较大型容量的变频器，就需要有效地利用电源来达到能量反馈，使其达到节能减耗的目的，如果使用的是小型的变频器，便可以通过制动电路消耗电机的反馈能量。

3 工业电气自动化控制中变频调速技术的应用

变频调速技术的出现在一定程度上满足了电气自动化控制技术的相关标准和要求，因此变频调换技术在工业电器自动化控制技术中得到了充分的应用，相比于传统的公平技术而言，变频调速技术具有更多的优势，在技术的应用上能够更加符合节能减耗的目标，同时还能够有效地弥补传统的工频技术所存在的问题，全面地提高工业电气自动化控制技术的水平。

3.1 变频调速技术在数控机床中的应用

在数控机床中应用变频调速技术，能够有效地节约资源，降低能源的损耗，对于能源的过度损耗也不利于数控机床的高效率运行，而在数控机床中应用变频调速技术能够有效地改变传统的公频控制机床的模式，合理地控制机床齿轮轴轴速度的范围，在数控机床的运行过程中，实现数控机床的维修与保养[3]。从实际的变频调速技术的应用情况来分析，变频调速技术不仅减少了对于能源的损耗，还节省了相关单位的整体成本投入，提升了数控机床的整体运行效率，使其能够符合现代化的工业生产方向。除此之外，在数控机床中应用变频调控技术之后，优化和完善了数控机床的自身结构性能，减少了数控机床在日常工作中对于金属材料的损耗，如图1所示。

图1 数控机床中的变频装置

3.2 变频调速技术在发电系统中的应用

在工业电气自动化控制技术运行过程中，通常会依赖对于外部能源的传送，在整个传送过程中不仅会消耗大量的人力物力财力，还会损耗大量的资源和能源，因此为了能够有效地节省资源损耗与成本的投入，大部分电气自动化控制系统都会在自身装备发电系统，而变频调速技术在电气自动化发电系统中的应用也非常重要。其主要是表现在变频调速技术，能够有效地减少发电系统的偏差，避免因为电流而导致整个发电系统无法正常运行。除此之外，变频调速技术在发电系统中的应用还能够对电流进行有效地控制，实现对电力能源的合理配置，降低整个工业电气自动化系统的成本投入。

3.3 变频调速技术在深度指示器设备中的应用

变频调速技术能够为深度指示器设备提供相应的防护措施。在电气自动化设备的运行过程中，会使用到很多种包装措施来预防工业电气自动化设备出现运行故障等一系列问题，提高生产系统的整体稳定性。但是在工业电气自动化生产系统运行过程中，深度保护器有着非常重要的作用，当深度指示器设备出现问题时，会出现大范围的设备连锁反应，造成经济损失，因此在深度指示器设备中应用变频调速技术，能够有效地为相关设备提供保护预防措施。在深度指示器设备运行过程中会定期地在一定时间内对于重复叠加的数据信息进行处理，在处理过程中如果深度指示器的设备与数据信号并没有出现异常，而装置的整体运行状况出现问题时，表明深度指示器出现了故障，因此变频调速技术能够及时地对故障做出反应，切断深度指示器装置与其他设备之间的联系，并对装置的故障进行预警和防护[4]。

3.4 变频调速技术在设备安全保障中的应用

在变频调速相关设备运行过程中，经常会受到外界因素的干扰而出现各类故障，针对这一系列问题，通常会采取相应的设备安全保障措施，而设备安全保障措施也是变频调速技术的重要组成内容。首先，配线与主线隔离运行措施，配县与主线隔离运行是一项重要的保护措施，能够将两者进行隔离，降低电磁反应对于变频调速设备所造成的影响。其次，遮光措施，能够在变频调速设备的周边区域进行遮光棚的搭建，降低光照强度对于设备产生的影响。最后，设备底座加垫橡胶措施，主要是在变频调速设备的底座设置加垫橡胶垫等减振材料，避免因为复杂的生产作业对于变频调速设备的整体运行情况造成影响。

4 结语

综上所述，变频调换技术在工业电气自动化控制技术中的应用，是现阶段节能环保可持续发展理念的要求，同时也是自动化控制技术持续发展的必然措施。而变频调速技术的应用能够有效地促进电气自动化控制技术的发展，促进整个工业生产领域的创新，为人们的日常生活和工作带来源源不断的便利条件，通过应用变频调速技术，能够进一步提高电气自动化控制技术的精确度，有效地降低电气自动化设备的能源损耗，降低工业单位的成本投入，提高工业生产的整体经济效益。