变频节能技术在电气自动化设备中的应用研究

郝佳

摘    要：今天，随着中国经济不断发展的同时，科学技术也在不断进步。变频节能技术作为许多节能方法之一，已普遍应用于电气自动化设备中。随着中国综合国力和经济的不断增长，环境保护和能源过度消耗问题逐步凸显出来，引起了人们的高度关注。变频节能技术不仅可以提高能源的利用效率，而且能降低能源的浪废。因此，在电气自动化设备中应用变频节能技术至关重要。

关键词：变频节能技术;电气自动化设备;应用研究

1  前言

采用变频节能技术可以更高效控制先进的电气自动化设备，从而可以使其在节约能源情况下发挥全部能力，并不是以电气自动化设备低效运行为代价而减少的能耗。通过对工矿企业中大量电气自动化设备运行状态记录分析，变频节能技术的实质就是PLC+变频器组合的自动化技术，使得电气自动化设备在低功耗模式下保持高效运行状态并确保其节能效果确实达到了预想的目标。

2   变频节能技术原理

在电气自动化设备在进行电气设计时，设计单位的工程师应确保变频节能技术的应用不能影响电气自动化设备的正常运行。随着这些年变频节能技术的日益成熟及普及应用，说明当前在工矿企业中可以应用这项技术设备很普遍，具有很大节能潜力。同时，变频节能技术不仅可以满足工矿企业对大型连续电气自动化设备生产线运行稳定性的需求，而且可以有效减少其的能源耗费。变频节能技术原理就是通过PLC按照合理、节能工艺算法控制变频器以低于工频的频率运行，而变频器在运行过程中内部的电力电子器件（晶闸管、可控硅等）将工频交流电快速转换低频小电流驱动电动机，并且可以通过整流器将工频交流电转换为直流电来驱动相关大型电气自动化设备中精密装置，确保大型电气自动化设备生产线在满足控制生产要求前提下大量节约电能，从而达到预期节能的目标[1]。

3   变频节能技术的优点

变频节能技术与传统的继电-接触器控制技術相比，它克服了继电-接触器控制技术中许多缺点并增加许多优势。变频节能是一项新技术，继电-接触器控制是一项旧技术，如果将二者结合并集成起来可以带来许多新的好处。

3.1  编程方便

变频节能技术实质就是采用PLC进行电气控制。在传统继电-接触器控制系统中，用电气控制线路来控制电气自动化设备的启停。而PLC系统中使用类似于传统电气控制线路的“梯形图”计算机语言进行编程，最为明显的优势是通俗易懂、容易上手。变频节能技术就是利用PLC中预先编写好的软件程序，因此在调试过程中当工艺改变或者出现问题时可以很容易地利用PLC编程软件修改程序源代码。

3.2  提高了工作的可靠性

众所周知，具有稳定性和可靠性是电气自动化设备运行中最重要的一点。变频节能技术中所采用的PLC和变频器在其研发时就考虑到它们将主要应用于工业环境，同时在设备配套的电气自动化系统设计时就从硬件和软件两方面采用了很多防止电磁干扰的措施，硬件上诸如加装电子滤波线路和软件上编写专用的错误检测程序等。这样以来就大大提高了电气自动化设备工作的可靠性。

3.3  使用简便

随着电气自动化技术不断发展与成熟，PLC和变频器的人机操作界面越来越友好，对它们使用者来说只要进行简单专业培训即可上手调试。同时，它们与其他复杂设备集成时，在电气施工图设计上也不是很困难，只要根据电气及自控专业相关规范进行设计即可。在PLC或变频器的编程调试过程中，只要遵循技术手册中的内容，按照工艺要求把逻辑块进行合理的组合或者遵循步骤进行相关设置就可以完成编程、调试任务。由于具有这一优点，以PLC和变频器为核心器件的变频节能技术已经在工矿企业中广泛使用。

3.4  通用性好

各种品牌PLC和变频器具有很强的通用性和延续性，主要因为它们都是基于同样的电气原理研发的。因此，就算是同一品牌PLC和变频器的生产企业也能提供完整类别和多种型号，而且这些产品的生产企业会不断研发升级后的产品来代替旧产品，这样就要求产品必须具有良好的通用性和延续性，从而使变频节能技术中使用的核心部件不会因为产品的更新换代而无法更换[2]。

4  变频节能技术在典型电气自动化设备中的应用

4.1  变频节能技术在电梯系统中的应用

电梯是现代社会高层建筑的必要组成部分，是人们在高层建筑工作的关键设备。据有关数据统计，电梯日常使用非常频繁，有的商业办公建筑电梯1天之内上下单趟次数可达数千次之多，在保证其安全性能前提下节能性也是一个值得关注问题，因此电梯设备采用变频节能技术就至关重要。典型的建筑物耗能电气自动化设备通常包括给排水系统中水泵设备、通风空调系统中的空调设备和电梯设备。与水泵、空调的能耗相比，电梯启停非常频繁使其一直处于动静状态切换过程中，致使其平均能耗更高。因此，采用PLC和变频器控制电梯启停状态切换是非常有效办法。当电梯在启动的时候，由于变频器作用在内部电动机上可以做到平滑起步。反之，停止时候其原理相同。这样以来不仅可以避免因为启停电流过大而长时间累计损害电动机的问题，而且可以最大限度上节约能源。

4.2  变频节能技术在空调系统中的应用

中央空调是当今建筑尤其是大型建筑的必备设备，同时也是改善大型建筑室内空气质量的关键设备。在对中央空调系统控制时，可以使用PLC+变频器组合的方式，这样以来在实际运行中，不仅可以完成中央空调系统恒温恒湿的控制功能，而且还可以有效的减少其的能量消耗。

具体体现为：第一，用PLC+变频器组合方式对冷冻水、冷凝水系统的温度进行闭环控制，根据出水、回水温差与工艺设定值比较，根据二者差值控制变频器输出频率从而控制水泵转速。第二，用同样的方式控制末端装置-风机盘管的送风静压，根据风压的设定值与实际值比较，根据二者差值控制变频器输出频率从而控制风机的转速。上述2个控制过程，变频器会输出一个低于工频适当的频率控制水泵或者风机转速从而达到节能目的。

5  结束语

综上所述，非常有必要在电气自动化设备中采用变频节能频技术以减少其运行期间的能耗，加之配套合适的电气控制硬件系统和软件程序来有效提高电气自动化设备的工作效率，以提高它的可靠性和节能性。

参考文献：

[1] 程文.PLC变频节能技术在电气自动化设置中的应用研究[J].科学技术创新，2019（35）：14～148.

[2] 吴周亮.PLC变频节能技术在电气自动化设备中的应用研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2019（9）：119～120.

[3] 张琼.PLC变频节能技术在电气自动化设备中的应用研究[J].南方农机，2019（14）：165～166.