變頻調速技術在電氣自動化控制中的運用分析

何亞福，郝祥山，蘇 彪

（1.山東現代學院，山東 濟南 250104；2.山東山大電力技術股份有限公司，山東 濟南 250012；3.山東魯能軟件技術有限公司，山東 濟南 250001）

電氣自動化控制技術是當前工業生產過程中非常重要的技術，其提升工業生產機械的自動化控制水平，并對工業設備的生產效率提升起到促進作用。當前，為了進一步提升工業生產機械的自動化控制水平以及節能發展，在工業設備電氣自動化控制系統當中還應用了變頻調速技術，變頻調速技術與電氣自動化技術能夠良好的結合應用，提升工業生產的生產效率。

1 概述

在電氣領域中有著這樣一門學科，名為電氣自動化，其全稱為電氣工程及其自動化專業，這是一門隨著科學技術發展而興起的新興學科，主要與人們日常生產生活聯系較為緊密，作為電氣信息領域新興技術產業的主要組成部分之一，在社會各界的不同領域中得到了廣泛的運用，且在社會逐步發展中發揮著愈加重要的推動作用。在電氣自動化技術中包含著多種技術內容，本文重點講述變頻調速技術。這門技術是電氣自動化領域中較為重要的一類工業技術，其主要的工作原理是通過更改電動機工作時所使用的電源的頻率來合理調節電機轉速，主要幫助電機的轉速與工作電源輸入的頻率形成關系正比。這樣的技術調節能夠幫助相關工作人員對電機保持更加精準地控制，并針對出現類似于交流電機方面的問題能夠及時提供相應的解決措施。

2 工作原理

變頻調速技術具體是指通過電機轉速以及電源的調整，從而實現對電機頻率進行控制的目的。在電機正常工作的過程中，電源因素、電機實際轉速以及磁極對數之間存在非常緊密的聯系，其中電機的轉動速度與電源的輸出頻率之間呈現正比例的關系。其公式為

式中：n 為電動機轉速；f 為電源頻率；s 為轉差率；p為電動機磁極對數。從公式可以看出，將電動機的電源頻率進行改革可以有效的調整電機的轉速，從而實現電機工作效率的變化[1]。所以，變頻調速技術正是根據這一原理進行工作，變頻調速技術是可以根據不同的工作需求，對電機的工作頻率進行調整，從而實現電機工作效率的提升。另外，將變頻調速技術應用于電氣自動化控制技術當中，就實現了對電機的自動化控制，從而實現整個工業生產的自動化控制效率。

3 應用意義

在電氣自動化領域，尤其是電力拖動技術范圍中，調速技術一直是需要專業技術人員不斷攻克的重難點技術工程項目。自從三相交流異步電動機出世以來，調速技術也隨著電動機的使用和發展在不斷地進化。變頻調速技術也因為其壓倒性優勢在各個行業領域得到了廣泛運用。隨著社會的發展，傳統的舊工藝和落后調速技術已經不能滿足如今社會群眾生產生活的需要，變頻調速技術的優勢愈加明顯。無論是在什么工程領域，變頻調速都能夠大大提升工業設備的工作效率以及機械化精細程度，有效確保了生產設備的工藝水平和加工精度，能夠在實現馬達無級調速的基礎上有效提升生產出的產品質量。在變頻調速技術的實際運用過程中還能夠有效減輕工業生產器械設備的體積，減少設備占地面積，確保在如今大多數工廠占地資源緊湊的常態下合理減少機械設備的占地面積。設備體積的壓縮也代表著設備重量的減少，這就給生產設備運輸環節減輕了負擔。眾所周知，工業化設備最明顯的特點就是大且笨重，這就給生產廠家帶來了較大的運輸負擔，而變頻調速技術的融入有效減輕了設備的體積和重量，能夠直接降低生產廠家的運輸壓力，幫助降低運輸成本，且有效減少了金屬的耗用量。長久以來的實踐表明，以往傳統的調速技術在使用過程中會直接損傷馬達壽命，因為在馬達啟動時，調速技術并不能對其進行勻速管控，致使馬達在啟動時會對電網造成沖擊，長久下來會對馬達造成不可逆轉的損傷，馬達本身的壽命也不長久。而變頻調速技術能夠有效幫助馬達實現軟啟動，也就是人們日常所說的平滑啟動運行，穩定啟動就能夠直接避免對電網產生沖擊，合理保障馬達壽命，降低設備損耗量。同時，在風力電力領域，變頻調速技術也發揮著極為重要的節能作用，單單運用在開環或者是閉環的控制上，就能夠使節電率最高可達60%，這樣的節電效率威力不容小覷。

4 具體應用

4.1 自適應電機模型模塊的應用

自適應電機模型模塊是當前電力系統當中應用常見的變頻系統，其應用的主要功能是為了對電機的輸入和輸出電流和電壓進行有效的檢測，從而保證電機輸入輸出電流與電機的工作性能參數互相匹配。自適應電機模型模塊是一種電氣自動化控制模塊，不僅能夠對電機電壓進行實時的檢測，更是能夠實現對電機轉矩進行調整，調整轉機轉矩就能夠在一定程度上實現電機轉速的調整，實現自動變速功能。自適應電機模型模塊是當前變頻調速技術與現代化電氣控制系統的集成引用，在自適應電機模型模塊具體應用的過程中，其可以實現電機系統的變頻調速精度在0.5%以上，不僅做到了變頻調速的效率性，更是直接提升變頻調速的精度。

4.2 發電系統中的應用

工業電氣自動化控制系統在運行過程中對能源有著較高要求，單純地依靠外接電源供應，難以保證供電質量，還會造成資源上的浪費，不利于企業經濟效益的提升。因此，很多企業都會設置獨立的發電系統，為電氣自動化系統及設備提供充足的電能供應，但因發電系統的復雜性較強，在實際應用中，容易出現電流輸出與實際需求不符的現象，這就會導致設備因電壓供應不穩而出現短路、斷路等故障問題，對整個系統帶來影響。設備系統運行使用變頻調速技術后，首先，上述存在的問題能得到很好的約束和控制，加大工業電氣自動化控制系統的運行安全系數，改進工業生產效率，促進企業的健康發展。其次，變頻調速技術的科學應用，做到了電力資源的科學劃分，加大資源利用率，在保證電氣自動化系統安全穩定運行的基礎上，達到資源和能源節約目標，推動企業的環保發展。再者，有關變頻調速技術的應用配件，成本相對比較低廉，電氣自動化控制生產過程中能夠有效縮減成本，增加經濟收益。同時，通過該技術在發電系統中的合理應用，還能增強系統發電過程中的穩定性。

5 結束語

綜上所述，經濟社會的發展有效推動了電氣自動化技術的發展，且隨著變頻調速技術的創新及改革，其在電氣自動化控制中得到了廣泛應用，并取得了比較理想的應用效果。變頻調速技術具有多方面的優勢，在深度指示器、等速段超速、減速段超速、自動化控制、電機組系統、工業節能方面及自動化適應電機模型單元中均得到廣泛應用，既可以提高電氣自動化控制效果，還可以推動電氣行業的健康、可持續發展。