【文章內(nèi)容簡介】 速精度高、動態(tài)響應好等優(yōu)點，在許多需要精確速度控制的應用中，變頻器正在發(fā)揮著提升工藝質(zhì)量和生產(chǎn)效率的顯著作用。 ③、變頻家電 除了工業(yè)相關(guān)行業(yè)，在普通家庭中，節(jié)約電費、提高家電性能、保護環(huán)境等受到越來越多的關(guān)注，變頻家電成為變頻器的另一個廣闊市場和應用趨勢。帶有變頻控制的冰箱、洗衣機、家用空調(diào)等，在節(jié)電、減小電壓沖擊、降低噪音、提高控制精度等方面有很大的優(yōu)勢。 20世紀70年代,家用電器開始逐步變頻化,出現(xiàn)了電磁烹任器、變頻照明器具、變頻空調(diào)、變頻微波爐、變頻電冰箱、IH(感應加熱)飯堡、變頻洗衣機等。 　　20世紀末期期,家用電器則依托變頻技術(shù),主要瞄準高功能和省電。 　　首先是電冰箱,由于它處于全天工作,采用變頻制冷后,壓縮機始終處在低速運行狀態(tài),可以徹底消除因壓縮機起動引的噪聲,節(jié)能效果更加明顯。其次,空調(diào)器使用變頻后,擴大了壓縮機的工作范圍,不需要壓縮機在斷續(xù)狀態(tài)下運行就可實現(xiàn)冷、暖控制,達到降低電力消耗,消除由于溫度變動而引起的不適感。近年來,新式的變頻冷藏庫不但耗電量減少、實現(xiàn)靜音化,而且利用高速運行能實現(xiàn)快速冷凍。 　　在洗衣機方面,過去使用變頻實現(xiàn)可變速控制,提高洗凈性能,新流行的洗衣機除了節(jié)能和靜音化外,還在確保衣物柔和洗滌等方面推出新的控制內(nèi)容。電磁烹任器利用高頻感應加熱使鍋子直接發(fā)熱,沒有燃氣和電加熱的熾熱部分,因此不但安全,還大幅度提高加熱效率,其工作頻率高于聽覺之上,從而消除了飯鍋振動引起的噪聲。 3. 國內(nèi)變頻技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 國內(nèi)已經(jīng)有較多的變頻器生產(chǎn)廠，但大部分的產(chǎn)品都是V／F控制和電壓空間矢量控制變頻器，使用在調(diào)速精度和動態(tài)性能要求不高的負載上應該沒有問題。工業(yè)應用中絕大部分都是這種負載，變頻器在這種場合應用最重要的要求是可靠性，國產(chǎn)變頻器占國內(nèi)市場份額不高的主要原因是產(chǎn)品品質(zhì)不過硬。V／F控制和電壓空間矢量控制變頻器比矢量控制變頻器從技術(shù)上來看要簡單得多，由于國內(nèi)廠家大部分都是手工作坊式的生產(chǎn)，工藝欠佳，檢測手段有限，品質(zhì)的一致性和穩(wěn)定性難以保證。同樣是V／F控制的變頻器，國外的產(chǎn)品比國內(nèi)的產(chǎn)品品質(zhì)要好，這可能是生產(chǎn)工藝方面的差距。差距最大的是半導體功率器件的制造業(yè)，至今在國內(nèi)這仍是一個空白。 變頻器技術(shù)的另外一個層面是應用技術(shù)。多年來，國家經(jīng)貿(mào)委一直會同國家有關(guān)部門致力于變頻器技術(shù)的開發(fā)及推廣應用，在技術(shù)開發(fā)及技術(shù)改造方面給予了重點扶持，組織了變頻調(diào)速技術(shù)的評測推薦工作，并把推廣應用變頻調(diào)速技術(shù)作為風機、水泵節(jié)能技改專項的重點投資方向，同時鼓勵單位開展同貸同還方式，抓開發(fā)、抓示范工程、抓推廣應用，還處理了風機、水泵節(jié)能中心，開展信息咨詢和培訓。1995—1997年，3年間我國風機、水泵變頻調(diào)速技術(shù)改造投入資金3．5億元，改造總?cè)萘窟_100萬千瓦，可年節(jié)電7億度，平均投資回收期約2年。據(jù)有關(guān)資料表明，我國變頻調(diào)速技術(shù)應用已經(jīng)取得了相當大的成績，每年有數(shù)十億元的銷售額，說明我國的變頻器應用已非常廣泛。從簡單的手動控制到基于RS一485網(wǎng)絡的多機控制，與計算機和PLC聯(lián)網(wǎng)組成復雜的控制系統(tǒng)。在大型綜合自動化系統(tǒng)，先進控制與優(yōu)化技術(shù)，大型成套專用系統(tǒng)，如連鑄連軋生產(chǎn)線、高速造紙生產(chǎn)線、電纜光纖生產(chǎn)線、化纖生產(chǎn)線、建材生產(chǎn)線等，變頻器的作用是電氣傳動控制，其控制的復雜性、控制精度和動態(tài)響應都有很高的要求，已經(jīng)完全取代了直流調(diào)速技術(shù)。近年來，變頻器在功能上，利用先進的控制理論，開發(fā)出了諸如卷取、提升、主從等控制功能，使應用系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便和容易，使變頻器的應用技術(shù)提高到一個新的水平。（八）本章小結(jié)變頻調(diào)速這一技術(shù)正越來越廣泛的深入到行業(yè)中。它的節(jié)能、省力、易于構(gòu)成自控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢應用變頻調(diào)速技術(shù)也是改造挖潛、增加效益的一條有效途徑。尤其是在高能耗、低產(chǎn)出的設備較多的企業(yè)，采用變頻調(diào)速裝置將使企業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟利益，同時這也是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要。二、變頻器工程中的選用（一）變頻器的選擇品牌的選擇目前，國內(nèi)市場上的變頻器品牌多達上百種，應根據(jù)項目的預算，項目要求和個人熟悉程度等多種因素綜合考慮品牌和型號。就市場占有量來說，日本的東芝、三菱、富士、松下等大公司是世界上重要的變頻器生產(chǎn)廠家，在我國有較大的市場份額；ABB、西門子、施耐德等歐美品牌也相繼進入中國；LG、三星、現(xiàn)代重工等韓國的后起之秀也在爭奪中國市場；當然，國內(nèi)的臺達、臺安、時代、康沃等公司也占有一席之地。總體而言，歐美國家的產(chǎn)品以性能先進、環(huán)境適應能力強而著稱；日本產(chǎn)品以外型小巧、功能豐富而聞名；我國港澳臺的產(chǎn)品以功能簡單實用而流行；大陸產(chǎn)品則以價格低廉、功能專用、簡單而廣泛應用。 1.類型的選擇工業(yè)中使用的變頻器可以分為通用變頻器和專用變頻器兩大類，主要技術(shù)指標有：控制方式、啟動轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速控制精度、控制信號種類、速度控制方式、通信借口等等。變頻器的操作方式靈活，接口易和上位機通信，從實際應用角度看，中小型容量的變頻器以U/f控制方式為主，屬于通用型變頻器，還有一類具有矢量控制功能的變頻器，性能好、價格高，但價格也比U/f控制的要貴的多；而直接轉(zhuǎn)矩控制方式的變頻器動態(tài)性能好，轉(zhuǎn)矩控制精度高，代表了當代變頻器技術(shù)的最高水平。 （1）選擇合適的容量：應以電動機的額定電流和負載特性為依據(jù)，總的負載電流不超過變頻器的額定電流，頻繁工作或重載時可增大容量。（2）考慮負載的類型：根據(jù)實際負載，存在恒功率負載、恒轉(zhuǎn)矩負載、降轉(zhuǎn)矩負載三種類型。風機類、泵類負載屬于降轉(zhuǎn)矩負載特性，一般宜采用具有U/f恒壓頻比控制的變頻器；提升機、吊車、注塑機、運輸機、傳送帶、攪拌機等摩擦類負載和位能負載基本屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器是比較理想的；金屬切削機床的主軸和軋機、造紙機、薄膜生產(chǎn)線中的卷取機、開卷機等都屬于恒功率負載，可采用變極電動機與變頻器相結(jié)合或者機械變速與變頻器結(jié)合的方法實現(xiàn)。 （3）專用變頻器：注塑機、抽油機、紡織機械、電梯、風機、水泵、空調(diào)、礦山機械等領(lǐng)域，可選擇在本行業(yè)有應用特長的專用變頻器，往往有意想不到的效果。（二）變頻器的安裝（1）墻掛式安裝：變頻器與周圍物體之間的距離應滿足兩個條件：兩側(cè)≥100mm上下≥150mm。 （2）柜式安裝：單臺變頻器安裝應盡量采用柜外冷卻方式（環(huán)境比較潔凈，塵埃少時）；單臺變頻器采用柜內(nèi)冷卻方式時，應在柜頂安裝抽風式冷卻風扇，并盡量裝在變頻器的正上方；多臺變頻器安裝應盡量并列安裝，如必須采用縱向方式安裝，應在兩臺變頻器間加裝隔板，不論哪種方式，變頻器應垂直安裝。（三）工作環(huán)境的要求：為了保證安全可靠，使用時應留有余地。一般，變頻器的工作溫度應控制在0~40℃；運行中的環(huán)境溫度允許值多為10~50℃；周圍環(huán)境的濕度推薦為40%~90%；安裝場所的海拔高度為1000m以下，海拔越高，冷卻效果越差，由1500m開始，每超過100m，容許溫升就下降1%。此外，還應注意周圍用電設備的電磁干擾和因雷擊等自然因素引起的環(huán)境問題。（四）本章小結(jié)據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)用電中60%~70%的電量被電動機所消耗，而這些電中，又有約90%被三相交流異步電動機所消耗，可見電動機用量之大。變頻器的出現(xiàn)，使得交流電動機調(diào)速困難、交變速設備結(jié)構(gòu)復雜且效率和可靠性不盡人意的缺點得以改善。在我國，變頻器已在各行各業(yè)得到推廣應用，基于變頻器的交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)具有調(diào)速方便、體積小、噪聲小、能耗低、保護功能完善、組態(tài)靈活、可靠性強、智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、易維護等特點，每年以20%的遞增量在發(fā)展。因此，合理的使用和維護變頻器對自動化工程人員來說至關(guān)重要。三、變頻器的維護變頻器由許多集成芯片，電子元器件等組成，裝置較為復雜，壽命一般小于10年，使用過程中不可避免的會出現(xiàn)各種故障，正確的維護，簡單的檢修可保證生產(chǎn)生活的正常進行。（一） 變頻器外部引起的故障1.變頻器的工作環(huán)境溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，可安裝散熱裝置并避免日光直射以避免溫度過高；振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，可安裝在振動沖擊較小的部位或者采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等會造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路，可對控制柜進行防腐防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu)。 2.外部的電磁感應干擾外部的電磁感應干擾可能會引起控制回路誤動作，造成工作不正?；蛲C，嚴重時甚至損壞變頻器。可采用以下方法抑制噪聲干擾:①采用屏蔽線回路②接地端子單獨使用；③縮短控制回路的配線距離④周圍的繼電器、接觸器線圈上加裝RC吸收器；⑤輸入端安裝噪聲濾波器。 3.電源異常為保證設備的正常運行，對變頻器供電電源也有相應的要求。如果附近有直接起動電動機和電磁爐等設備，應和變頻器供電系統(tǒng)分離，減小相互影響。對于要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運行的場合，除選擇合適價格的變頻器外，還應預先考慮負載電機的降速比例。變頻器和外部控制回路采用瞬停補償方式，當電壓回復后，通過速度追蹤和測速電機的檢測來防止在加速中的過電流。對于要求不能停止運行的設備，要對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。 4.雷擊、感應雷電雷擊或感應雷擊形成的沖擊電壓有時也能造成變頻器的損壞。此外，當電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時，斷路器開閉也能產(chǎn)生較高的沖擊電壓。變壓器一次側(cè)真空斷路器斷開時，通過耦