电动机变频调速研究和实践

发表时间:2020/6/9   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:邱磊
[导读] 摘要:电动机的变频调速功能在减少能源损耗技术领域发挥着重要的作用,但是如何采用和电动机功率相匹配的变频调速技术才可以使得节能效果最佳化是我们一直以来研究的重点。
        (安徽中煤三建试验检测有限责任公司)
        摘要:电动机的变频调速功能在减少能源损耗技术领域发挥着重要的作用,但是如何采用和电动机功率相匹配的变频调速技术才可以使得节能效果最佳化是我们一直以来研究的重点。并且对于长时间使用的大功率电动机而言,节能效果是十分突出的,可以为企业创造很高的效益。因此促进了我国对变频调速技术的研究以及开发,而近些年来科学技术的快速发展而变频调速技术的发展提供了有力的技术条件以及物质基础,人们对于变频调速技术的研究更加深入,使得变频调速技术的理论基础以及实际应用都得到了较快的发展,促进了工业的繁荣。
        关键词:电动机;变频调速;研究与实践;
        前言
        由于科学技术的进一步创新,我国工业生产中开始广泛应用新兴的节能技术,由此来缓解环境污染以及能源紧缺的状况。通过把自动化设备引入到工业生产中,能够有效提升工业生产的效率。而变频调速技术的优势就在于具有良好的节能效果、调频性比较强等,通过合理利用这一项技术,可以全方位满足工厂节能减排的需求。而本文的重点则是通过介绍变频调节技术从而为我国电动机的发展以及工厂效益的提高提供一些建议,降低能源的损耗,实现节能减排的目的。
        1.电动机变频调速的相关介绍
        1.1变频调速技术简介
        说起变频调速技术,估计大家都不陌生,日常生活中我们会使用到变频空调等,和我们今天所要介绍的有很大关系。变频调速技术,实际上是通过改变电动机的供电频率从而达到调节速度的目的。我们知道电动机是有多种类型的,通常可以分为直流电动机和交流电动机。对于直流电动机而言,调速是比较容易的,并且效率高性能优良,因此在以前的生产过程中直流电动机是我们的第一选择。但是在使用过程中,人们也发现了直流电动机的一些缺陷,比如说经常使用直流电流,会对滑环和碳刷造成一定的损害,因此需要经常更换,而更换过程费时费工,并且更换成本是很高的,就会给人们带来很大的麻烦。而交流电机操作起来十分的简单,并且可靠且便宜,在这种情况下,人们希望交流电动机也能够调速,从而代替直流电动机。经过人们的研究,就出现了很多的交流调速方式。
        1.2国内研究现状
        我们都知道我国是一个能源大国,我国的重工业在我国的经济生产中占有很大的比例,所以随着我国对能源的需求不断扩大,出现了能源日渐匮乏的情况。为了避免出现严重的能源危机,我国提出了节能减排的要求。并且作为经常使用能源的工矿企业,实施节能减排措施是一项十分重要的工作。而这些工厂的主要动能都是通过电动机来提供的,所以实现电动机的节能也就意味着企业的节能。而在大量的实验数据中,人们了解到变频调速功能可以降低能源的损耗,从而达到节能的目的。因此人们开始加大力度去研究该功能。虽然我国在这方面投入了大量的人力物力,但是和发达国家相比,还是存在一定的差距。因此我们需要认识到我国变频调速功能存在的不足,积极向其他国家相比,学习人家的先进技术,促进我国电动机的发展。
        1.3变频调速技术的发展趋势和动向
        我们知道,在工业生产过程中,能够决定生产水平的两个重要因素就是电动机的运行状态和运行需要消耗的电能,而这两个要素也直接决定了工业生产的成本。而电动机变频调速技术的应用可以对工业生产中的这两个重点进行合理的完善。从而可以帮助我们实现电动机的稳定运行以及电能的节约使用。这样做的好处是不仅可以降低工业生产的成本,还可以有效提供工业生产的效率。并且现如今,通过对变频调速技术的合理应用,还可以实现对变频技术的不断完善和改进,使得变频技术更加成熟,进而促进我国电气自动化控制水平的不断提高。只有变频调速技术能够不断地发展进步,才可以实现我国的工业电气自动化控制水平的提高。


        变频调速技术作为一种新兴的节能技术,得到了全球各个国家的重视,每个国家都在发挥自己的努力,加深对变频调速技术的研究,从而促进自己国家的进步,我国也是如此,在现有研究基础上不断深入研究,针对于其应用效果和发展方向开展具有针对性的研究以及实践,从而使其能够应用在更广泛的领域,促进我国工业进步。
        2.变频调速的基本方式
        2.1恒磁通下的恒转矩调速
        目前变频调速有三种基本方式,恒磁通下的恒转矩调速是基本方式之一,通常应用的具体环境则是在电动机转速比较小,并且功率比较小的阶段,也就是我们常说的基频以下阶段,采用该方式。从电机转矩的物理表达式中,我们可以看出来,电机和总的磁通量以及转子电流是成正比的。并且在变频调速的过程中,我们所希望的就是能够把电机磁路一直维持在饱和状态,这样做的好处就是可以充分利用电机的容量,从而避免能量的浪费。转子电流,则是随着需求功率的不同而发生相应的改变。只要定子电压和定子频率的比例是维持不变的,那么电机的磁通量则保持不变。实际上,恒转矩调速,又叫做恒定压频比调速。压频比恒定的话,可以改变励磁磁场转速。电机输出转速和跟着旋转磁场转速的提高而提高,基频也会提高。所以电机的输出功率增加,使得工作效率更高。
        2.2恒压恒功率功率调速
        恒定的压频比,是可以随着励磁频率的提高,而使得电压也逐步提高,因此电机的整体输出功率是呈现出上升状态的。但是一旦达到电机的额定电压之后,电机就不能够继续升高。这段时间之后的调速过程大多数是采用恒功率调速的,因此也叫做弱磁调速。什么叫做若此调速呢?也就是说当恒压频比到达电压的最高点开始,频率还是会继续上升的,但是电压是停滞不前的,因此就会使得磁路中的磁通量逐渐下降。此时的磁通量是低于炮和状态的,因此就称之为弱磁控制。该技术的特点就是转速到达基本频率之后,电机以额定功率运行,因此不会对电机本身造成伤害,并且以额定功率运行,可以保证输出功率最大,无用功最小,最大程度降低了能源的损耗,节能效果是十分明显的。通常情况下大型电动机都会采用这种调速方式。
        2.3升压恒功率调速
        升压恒功率调速方式是在恒压恒功率功率调速方式的基础上衍生出来的一种调速方式。该方式在运用的时候需要根据具体使用情况进行合理的选择。如果电动机的实际应用环境有着非常高的要求的话,变频器可以对恒定压频比阶段的定子做独立的电压补偿。我们从转矩的参数公式可以清楚的了解到,转矩和定子电压之间的关系是成正比的。而单独的电压补偿,提升了最大转矩。在这种变频调速技术出现之后,大型电动机和需要进行精准控制的场景下,电动机都会采用变频调速的控制方式。并且最重要的是,电动机的最大转速不必再受到工频电源的束缚,可以做更多的事情。而很多工厂的营业规模是很大的,如果电动机出现故障,就会造成很严重的损失,而变频调速技术不仅可以使得电动机能够平稳运行,还节省了大量的能源,在成本不变的基础上可以收获更大的利益,因此该变革对于工业发展而言是十分重要的。
        总结
        随着我国科技的进步以及经济的发展,促使我国工业获得了进一步发展。然而,工业生产中所使用到的电动机设备在运行过程中往往会浪费很多的电能,还会消耗大量的材料,面对这一情况,相关企业应该积极引进先进技术来提升电动机工作的效果,这项技术就是我们所说的变频调速技术,使用该技术可以有效结局交流电机的耦合问题,在极大程度上提升交流调速能力。随着该技术的不断成熟,电动机的控制成效也更加显著,可靠性也越来越大,并且在各个领域都得到了广泛使用,该项技术还具有了很好的实用性。基于此,研究人员开始更加深入的研究变频调速技术,旨在提高其在实际应用中的安全性、可靠性以及有效性。
        参考文献:
        [1]张晓仙.小型电动机变频调速系统集成技术研究[J].现代制造技术与装备,2016(12).
        [2]李楠.异步电动机变频调速的功率因数控制系统研究[D].辽宁工程技术大学,2005.
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