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        變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)用探究

        2016-12-02 07:57:30
        環(huán)球市場(chǎng) 2016年15期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床變頻變頻器

        孫 明

        身份證號(hào)碼:411503198511260032

        變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)用探究

        孫 明

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        工業(yè)中使用的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備大多數(shù)功率比較大,消耗的電能及材料也比較多,以數(shù)控機(jī)床為例,工程技術(shù)人員為了能夠有效的解決這一問題,經(jīng)常采用的方法是工頻方式,雖然這種方法有一定的效果,但是因?yàn)槠淞觿?shì)比較明顯,經(jīng)過研究,在數(shù)控機(jī)床中使用了變頻調(diào)速技術(shù),其效果非常好,不僅避免了工頻技術(shù)的劣勢(shì),還提高了作業(yè)效率與質(zhì)量。本文首先介紹了變頻調(diào)速技術(shù);探討了該技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用,希望能夠?yàn)樽冾l調(diào)速技術(shù)的發(fā)展提供參考。

        工業(yè)電氣自動(dòng)化;變頻調(diào)速;技術(shù)應(yīng)用

        隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備得到了越來越廣泛的應(yīng)用,通過電氣自動(dòng)化的逐步推廣可以確保相關(guān)領(lǐng)域生產(chǎn)效率得到有效提升,進(jìn)而節(jié)省大量人力財(cái)力。而變頻調(diào)速技術(shù)的引入更加推動(dòng)了工業(yè)電氣自動(dòng)化的性能革新。相比于傳統(tǒng)的調(diào)速技術(shù),變頻調(diào)速技術(shù)穩(wěn)定性更好,實(shí)用性也更強(qiáng),得到電氣自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用。

        1 工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的變頻調(diào)速技術(shù)作用

        1.1 有利于積極推廣變頻調(diào)速技術(shù)

        目前,變頻調(diào)速技術(shù)主要是通過改變電源頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)整和控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,其能夠確保電氣自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)連續(xù)平滑性的工作。最佳的調(diào)速方案就是運(yùn)用變頻器和節(jié)能變頻器來有效地控制工業(yè)生產(chǎn)中的電氣自動(dòng)化。同時(shí)變頻器還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo),通過合理設(shè)置變頻器的調(diào)速裝置,就可以實(shí)現(xiàn)較好的節(jié)能效果。此外,正確利用變頻調(diào)速器,能夠全面調(diào)整電機(jī)、電源系統(tǒng)和電路,同時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,依據(jù)電流的大小合理調(diào)節(jié)變頻器,在實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的同時(shí),還能提高整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)效率。

        1.2 切實(shí)提升工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)

        電氣自動(dòng)化技術(shù)在目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中已經(jīng)不再陌生。其通過積極融合機(jī)、電、計(jì)算機(jī)以及信息處理等多種學(xué)科,實(shí)現(xiàn)了各個(gè)學(xué)科之間的交叉和滲透,并主要運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)中的高精尖設(shè)備的生產(chǎn)及制造中。在工業(yè)自動(dòng)化控制中引入變頻器,能夠真正實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化技術(shù)。變頻器與異步電動(dòng)機(jī)連接后,根據(jù)公式

        (n:電機(jī)轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)/分鐘 f:電源頻率p:電機(jī)磁極對(duì)數(shù),兩極為一對(duì)、四極為兩對(duì)),變頻器可以調(diào)節(jié)輸出頻率,從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

        2 變頻調(diào)速設(shè)備的主要構(gòu)成部分

        2.1 自適應(yīng)電機(jī)模型模塊

        該模塊是變頻系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分,其主要功能在于對(duì)電機(jī)的輸入電流和電壓進(jìn)行檢測(cè),確保輸入電源滿足電機(jī)的基本參數(shù)。同時(shí),該模塊還通過對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制,完成對(duì)電機(jī)的調(diào)速功能。在工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中,變頻調(diào)速技術(shù)通常在轉(zhuǎn)速控制精度超過0.5%時(shí),使用閉環(huán)轉(zhuǎn)速進(jìn)行反饋控制,從而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

        2.2 脈沖優(yōu)化選擇器

        在具體的設(shè)計(jì)過程中,通過選擇合適的控制芯片,并設(shè)定對(duì)應(yīng)調(diào)制方式(OFDM) 的信號(hào)源,然后編寫模塊電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的主要功能,包括FFT、插入循環(huán)前綴、緩沖模塊以及D/A轉(zhuǎn)換功能。為了保證設(shè)計(jì)模塊具有對(duì)應(yīng)的功能,在設(shè)置之后需要對(duì)OFDM 信號(hào)源進(jìn)行仿真試驗(yàn),保證結(jié)果最終通過。

        3 工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的變頻調(diào)速技術(shù)

        3.1 在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

        選擇的工程實(shí)例為:變頻調(diào)速技術(shù)在數(shù)控機(jī)床節(jié)能改造工程的應(yīng)用。a.工程概述。某數(shù)控機(jī)床主驅(qū)動(dòng)功率為50kW,速度為16000r/ min,由于電能的消耗量比較大,在以前的實(shí)際運(yùn)用中,為了降低能耗,提高效益,嘗試采用工頻運(yùn)行的方式,盡管能夠取得一定的效果,但無法保證恒定的線速度,只能近似穩(wěn)定在某一特定的角速度,針對(duì)這種情況,決定采用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造,降低數(shù)控機(jī)床的電能消耗,提高機(jī)械加工效益。b.方案的確定。齒輪變速式主軸速度最多有30段可以供選擇,難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)的恒線速度控制,并且系統(tǒng)有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的故障,對(duì)離合器進(jìn)行定期的維修。

        3.2 對(duì)等速段超速進(jìn)行保護(hù)

        就機(jī)床旁軸提速電機(jī)系統(tǒng)而言,等速段超速保護(hù)過程如下:當(dāng)速度檢測(cè)器對(duì)提升速度的檢測(cè)超出額定速度的15%時(shí),會(huì)引發(fā)等速超速繼電器發(fā)生動(dòng)作,將安全回路成功斷開,實(shí)現(xiàn)對(duì)等速段超速的緊急制動(dòng)。因此,當(dāng)進(jìn)行緊急制動(dòng)過程中,極易產(chǎn)生較大的沖擊力,對(duì)于機(jī)床旁軸提速電機(jī)系統(tǒng)具有較大的危害性。為此,在對(duì)等速段保護(hù)進(jìn)行設(shè)置的過程中,應(yīng)分別從兩個(gè)階段入手:一是若超速10%,且已經(jīng)超出所設(shè)定時(shí)間,則系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)聲光警報(bào)信號(hào),提醒盡快啟動(dòng)制動(dòng);二是若運(yùn)行速度逐步降低,至恢復(fù)正常速度時(shí),聲光警報(bào)信號(hào)將解除;如果沒有及時(shí)采取相應(yīng)的制動(dòng)措施,提升速度還未有效降低,反而超速進(jìn)行時(shí),系統(tǒng)經(jīng)過運(yùn)算判斷,而且超過了所設(shè)定的時(shí)間,則將自動(dòng)啟動(dòng)安全繼電器,實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng),能夠有效降低緊急制動(dòng)可能帶來的危害性。

        3.3 自動(dòng)化的適應(yīng)電機(jī)模型單元

        自適應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型單元的作用能夠通過檢測(cè)輸入電動(dòng)機(jī)的電壓和電流情況進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行參數(shù)的識(shí)別,并且該電動(dòng)機(jī)的模型能夠直接的和變頻器相連接,直接的進(jìn)行對(duì)轉(zhuǎn)矩控制,并且在大多數(shù)的工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用中還可以將工業(yè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行精度性的控制,并且可以根據(jù)不同的工業(yè)機(jī)電一體化運(yùn)行情況開展開閉環(huán)的轉(zhuǎn)速選擇。

        而且能夠通過對(duì)轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器進(jìn)行比較選擇,并且對(duì)其進(jìn)行反饋以及參考值的固定時(shí)間的比較,通過兩者之間的滯環(huán)調(diào)節(jié)器來輸出轉(zhuǎn)矩或者磁場(chǎng)的狀態(tài)。

        綜上所述,可知在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制級(jí)中應(yīng)用變頻技術(shù),其效果非常好,不僅提高了控制質(zhì)量,還提高了控制精度,在精簡(jiǎn)控制結(jié)構(gòu)的同時(shí),也做到了節(jié)能,不僅降低了相關(guān)設(shè)備的耗損程度,也降低了企業(yè)成本支出,也就提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,目前該技術(shù)還處在深度研究階段,經(jīng)過相關(guān)研究人員的努力,相信該技術(shù)會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

        [1] 席李巖. 變頻調(diào)速在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)行思路探究[J]. 江西建材,2014,20:202+215.

        [2] 朱娟娟. 芻議工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用[J]. 企業(yè)技術(shù)開發(fā),2014,27:60+70.

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