《工业电气自动化控制频调速技术的运用探析》
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[摘要 ]近年来,电气自动化控制技术取得可喜发展,且在各个领域应用广泛,逐渐成为了我国高新技术产业的核心组成部分,在很大程度上使得工业领域的产品制造精度及生产效率大幅度提升.但是,電气自动化控制涉及多个设备与系统,将会产生大量的能源消耗,如何依托变频调速技术解决能耗问题,为企业创造更多的经济效益,是当前亟待思考和解决的问题.基于此,本文在阐述变频调速技术概及其技术特征和原理的基础上,立足工业视域,分析了变频调速技术的具体应用,以期能够为行业发展提供参考,推动工业企业稳定发展.
[关键词]工业电气;自动化控制;变频调速技术
[中图分类号]TM921.51;TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）07–00–03
[Abstract]In recent years, electrical automation control technology has achieved gratifying development and has been widely used in various fields. It has gradually become a core component of my country's high-tech industry. To a large extent, it has greatly improved product manufacturing accuracy and production efficiency in the industrial field. . However, electrical automation control involves multiple devices and systems, which will generate a lot of energy consumption. How to rely on frequency conversion speed regulation technology to solve energy consumption problems and create more economic benefits for enterprises is a problem that needs to be considered and solved. Based on this, this http://127.1.1.1:801/xdl.php?url等于http://xmlib.vip.qikan.com/Text/article analyzes the specific application of frequency conversion technology based on the introduction of frequency conversion technology and its technical characteristics and principles, based on the industrial perspective, in order to provide a reference for the development of the industry and promote the stable development of industrial enterprises.
[Keywords]industrial electrical; automatic control; frequency conversion speed regulation technology
传统工业电气自动化运作模式的运行机制相对单一,多是基于一定逻辑下对电气设备进行控制,这种模式能够在一定程度上对设备的运作时间进行科学调配,同时能有效降低设备故障率.但是,单纯的进行启停控制,无法有效提高工作效率,甚至影响产能水平,具有一定的局限性.而随着现代科技的不断发展,在电气自动化控制中引入变频调速技术,能够进一步细化设备的启停控制,在保障产能最大化的同时,兼顾高效地故障的优势.
1.变频调速技术概念解析
一直以来,直流调速因控制性较强、安全可靠,且在运行过程中噪音小,电路控制较为简单等优点,成为了工业领域最常用的控制方法,但伴随着现代科技的不断发展,直流调速的局限性不断凸显.直至20世纪80年代,集成电路和微机控制技术发展取得可喜成效,在一定程度上推动了变频调速技术的发展,并为其提供了良好的技术支持[1].当前,变频调速技术的应用是自动化控制领域的必然发展趋势,其主要是以电气设备电机转速和电源频率之间的关系为依据,通过对电气设备输入频率的改变,来实现电气设备电机转速、负荷以及模式的改变,以此来提高设备自动化控制水平.变频调速设备主要由自适应电动机模型单元、转矩和磁通比较器组成,模型单元主要是借助识别电压电流来进行控制,而转矩和磁通比较器则是通过对比数值掌握设备的运行状态,并根据控制和掌握结果制定相应的应对措施[2].
2.变频调速技术的应用特征与原理
2、1 变频调速技术的应用特征
2、1.1 经济适用性
随着我国工业的发展,电气自动化领域加大了对变频调速技术的应用力度和广度,积累了大量的应用经验,完善了技术理论体系,并在实践中降低了变频调速设备的研发成本.与其他电气自动化控制设备相比,变频调速技术能够有效控制运行成本,经济适用性强.
2、1.2 通用性
变频调速技术与其他电气自动化控制系统相比,其与设备功能模块的匹配度更高,通常情况下,常规变频调速设备均适用于大多数工业电气系统,通用性好.
2、1.3 优化性
从当前发展与应用来看,变频调速技术理论体系不断完善,设备性能也逐渐优化,尤其是稳定性、便捷性提升显著,并在设备整流、逆变一体化等方面取得突破性进展.
2.2 变频调速技术的原理分析
变频调速器节能、功率因数补偿以及软启动器节能三个方面是变频调速技术在工业电气自动化控制中应用的主要原理.首先,基于电机工作原理,转速与流量一次功率呈正比,同时功率与转速立方同样成正比.当电机工作效率恒定,如果减少流量,转速和功率将同时变小.其次,电气设备在低功率状态下会出现发热情况,线路损耗增加,从而使得有效电能减少,设备使用效率将受到严重影响,导致大量资源被浪费,运行成本将增加[3].而变频调速技术通过对功率因素进行补偿,起到降低电能损耗的目的.再者,通常情况下,电气自动化系统主要采用的是直接启动的方式,电流在启动瞬间可达到额定电流的5倍,所以对设备容量提出了较高要求[4].变频调速技术能够有效控制启动电流,降低启动电流对电网的冲击,延长设备的使用年限.由此可见,对处于电气自动化控制系统而言,要想进一步促进其发展,就必须要提高变频调速技术水平,切实发挥出其功能效用.
3 工业电气自动化控制频调速技术的具体应用
3、1 矿井指示器保护中的应用
在矿井作业中,为确保电气提升设备能够正常运行,通常都会采取多种防护措施,而在整个操作过程中,深度指示器的作用非常重要,一旦指示器发生故障,会导致很多保护装置功能失效,也就无法及时准确探测到矿下所存在的危险信号,从而导致矿下作业无法开展.所以,为最大化发挥出指示器的作用,在使用过程中需要对其进行有效的防护,确保作业过程中指示器始终处于稳定、安全的状态[5].通过变频调速技术记录编码采集的脉冲数信号,在进行叠加处理后,与比较器脉冲进行对比,若数据信号未发生变化,则表明指示器发生故障,需要对设备进行全面检测,以便能及时解除异常,使指示器能够恢复正常.
3、2 减速区段的低速保护应用
减速区间控制是变频调速技术应用的重要领域,尤其是在提升设备稳定控制上,一旦系统减速,且达到预先设定的位置,那么就需要应用变频调速技术对其进行有效的控制和保护.相关操作人员在应用变频调速设备时,还可以利用PLC设备取样监控速度,并将所得出的数值与设定好的安全值进行对比,以此来判断减速区段内系统是否发生故障.如果存在超越现象,设备将自动发出警报,能够对设备安全运行进行实时监控.
3、3 等速区间的超速控制保护应用
在工业领域,电机拉动设备的应用非常广泛,主要应用于等速区间.当电机拉动设备发生超速运行或是超载状态时,就可以通过变频调速技术及时发出警报,以便工作人员能够及时对等速区间出现的超速现象进行处理.通常情况下,电机拉动设备正常运行速度应在既定运行速度的15 %以下,如果超过既定速率,变频调速系统将会对运行速度进行控制,并隔开设备安全回路架构,同时为进一步降低运行速度,还会启动紧急制动系统.总之,要想确保设备在等速区间正常运行,需要从两方面入手：一是速度控制应保持在10 %范围内;二是在设备正常运行过程中,需要确保系统始终处于稳定状态.
3、4 数控机床中的应用
在数控机床频调速技术的应用也十分廣泛,能够在很大程度上降低数控机床运作过程中的电能消耗.数控机床主要是对各种材料进行精加工,尤其是一些复杂零部件,通过机床可以实现大批量生产.在变频调速技术应用前,数控机床多是采用恒流电机,在不同材料制作过程对电机传速进行调整,因此会导致能源出现大量损耗,而且也无法对电机转速进行精准控制,从而影响整体加工效率.引入变频调速技术,以此来缩小机床齿轮主轴的速度范围,为精准控制转速创设了条件.加之通过调节机床转速,还可以实现对不同材料的切割,极大地提高了生产效率.
3、5 变频器节能中的应用
在工业电气自动化控制系统中,经常会出现高技术低产出的现象,导致大量的经济资源被浪费,生产效率始终得不到有效提升.近年来,节能理念在各个领域不断渗透,如何更好地提高自动控制系统的节能水平,是当前亟待思考的问题.而借助变频调速技术可以在电机单元模型中有效判断出电机电压、电流等参数,还可以自动采集电气自动化装置在运行状态下的参数信息,为系统的稳定运行提供有力保障[6].此外,变频调速系统还可以第一时间向客户终端传输数据,并根据电流值进行科学规划,通过数值对比,及时反馈和报送错误信息.可以说,电机单元模型中如何正确选择变频器是极为重要的,变频器在生产制造过程中发挥着调节作用,通常需要对芯片功能进行综合评估,在电气自动化控制系统中,优先选择性能佳、结构优的变频器,保证变频器与电动机之间的对应关系,通过数据编码实现电路模块的对应.
4.变频调速技术的发展前景
变频调速设备作为电力控制设备的一种,融合了微电子处理技术、电气生产技术以及变频技术,主要是通过对电机电源频率进行改变,从而实现对交流电动机的管控.目前,市场上变频器主要有高压和中低压两种,尤其是低压变频器因调速范围大、操作便捷,同时还具有调节、软启动、功率改善等作用,因此在电梯、纺织机械、起重机械、电力等领域应用广泛.近年来,国内外非常重视高性能变频控制技术的研究,随着现代科技的不断发展,变频器与电动机一体化发展将成为可能.当然,变频控制的性能将更高,而人们对数字化信息的依赖度较高,系统必然要实现全数字化控制.随着大众环保意识的觉醒,也要求变频器抗干扰、高次谐波抑制等方面需要与EMC国际标准接轨,实现变频器低电磁噪音化发展.总而言之,在今后很长一段时间内,变频调速技术必然会朝着人工智能、绿色环保等方向发展,不仅能够提高控制的精准度,还可以在较短时间内进行复杂控制,同时在故障监测和诊断中也更加灵活.
5.结语
在我国经济发展历程中,工业电气发挥着重要作用,是不可忽视的核心组成要素,不仅能够提高工业电气企业的工作效率,同时还能有效控制运行成本.变频调速技术的应用,能够帮助企业提高工业生产安全性,使操作更加稳定,并进一步降低能源损耗与污染情况,从各个方面节省成本,使工业电气企业主动承担起应有的社会职责与使命.此外,工业电气电动机在运行过程中,因频繁的进行正反向作业,切换时间较长,电动机将长时间处于超负荷状态,而变频调速技术可以保证电动机稳定运行,提高系统安全性.所以,对于工业电气自动化控制而言,变频调速技术的应用具有非常重大的意义.
参考文献
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本文结论：该文是一篇关于探析方面的大学硕士和本科毕业论文范文,可作为电气自动化和自动化控制相关论文开题报告写作参考和职称论文写作文献资料.
电气自动化和自动化控制引用文献:
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[2] 电气自动化和自动化控制研究生毕业论文范文 关于电气自动化和自动化控制类毕业论文格式范文8000字
[3] 电气自动化和计算机控制系统专升本毕业论文范文 电气自动化和计算机控制系统方面本科论文开题报告范文2000字
