变频调速技术在电气自动化控制中的应用研究

刘凤民 平煤隆基新能源科技有限公司

近年来，电气自动化技术在电气工程中已逐渐普及，主要应用于实时监控、远程控制、集中化控制等多方面。但是，从客观的层面进行分析，电气工程自动化控制水平仍然没有达到先进技术水平，在有些应用上仍然面临着许多难题，这在今后迫切需要解决。例如，资源存在严重的浪费、相关控制设备能量消耗相对较高等。为妥善处理好上述难题，业界专家着手采取变频调速技术，这样既可以有效处理能耗相对较高的难题，还能够进一步提高设备的工作效率与质量。考虑到变频调速技术在电气自动化系统中的重要作用，因此，相关操作人员在工作过程中必须认真根据其基本原则与相关要求，确保变频调速技术内容得到准确的落实。

一、变频调速技术用于电气自动化控制中的必要性

（一）保障电气设备的运行安全

电气设备安全运行意义深远，是工业生产顺利推进的前提条件，因此，相关管理工作者必须高度重视，认真做好本职工作，主要是从总体上规划好电气设备的安全运行问题，然后切实加强监管。但由于电气设备在工作过程中存在着很多不确定因素，若管理松懈，则极易发生风险事故。

为充分确保电气设备运行的安全性，工业生产过程中基本上已经引入了电气自动化控制系统，可以实现对相关设备运行参数的自动监测。其中，作为该体系中的重要组成部分，变频调速技术能够根据设备工况实时做出科学合理的调整。例如，随时监测和管理设备运行动态，以切实确保相关电气设备始终处于安全运行状态。

（二）进一步提升电气自动化控制效果

作为电气自动化控制技术的重要内容，变频调速技术在现阶段获得较快发展，不仅显著提高了电气自动化的控制水平，而且有效促进了该技术的发展进程。伴随变频调速技术的不断创新，操作者能够按照其功能，全面监测电气设备工作情况，同时予以分析，及时找出其中存在的异常，然后采取相应的措施并尽快将问题解决，为设备运行于安全状态提供坚实的保障。需要指出的是，利用该技术极大降低了设备电气资源的浪费，符合节能减排的需求，在工业生产实践中具有非常大的推广价值。

（三）实现全面调控，降低误差范围

变频调速技术能够使电源频率发生改变，以此来调整电机转速，从而完成对电气设备的有效控制。例如，在电气自动化控制上，利用这一项技术能够使电气设备处于稳定的运行状态。根据当前基本情况，在自动化控制领域中，人们常用的变频调速技术主要包括以下两种类型：变频器与节能变频器。

分析可知，变频调速技术的应用，能够实现对电气设备的自动化调速，不仅如此，还可以全面调控电源、电机等。例如，生产车间中，工作人员可根据变频调速技术功能，实时监控机器设备的温度、厂房的环境温度、设备的压力等各项指标。在此基础上，还能对电流大小进行精确调节，利用这种方式来降低误差范围，从而有效防止传统作业当中的质量隐患问题。

二、变频调速技术在电气自动化控制中的应用原理

（一）变频调速节能

对于该项功能的原理，可从电机运行转速和流量间的作用关系进行解释。通常情况下，电机工作过程中上述两者之间的关系为：电机运行转速和流量的一次方成正比。同时，功率和转速的立方之间的也呈正比。按照相关方面的经验，当电机效率固定时，流量调节功能下降，由此就使得转速速率业有所降低。与之相同，功率与其的立方关系之间也有所降低。

（二）功率因素补偿

电气设备工作时如果功率相对较低，就很容易导致出现设备发热的现象，由此将使线损消耗加重。另一方面，电气自动化系统功率因素也呈现出下降的趋势，此时有功功率将出现很大降低，整体运行效率有所减小，进而使得电耗有所提高，影响到设备的工作效率。而其中如果引入变频调速器，就可以根据自身功率因素补偿特性，避免无功损耗，同时起到相应的功率因素补偿作用，为推动设备的高效运转奠定了基础。

（三）软启动节能

在软启动应用中变频调速技术能够减小启动电流，借此可以缓解电网冲击问题，从而延长设备使用寿命。根据实践经验得知，普通变频器一般在运行上不容易实现自动化控制功能，分析其背后的根源，关键在于其内部控制系数要求不易达到软启动节能的要求。而在整个系统中引入变频调速技术之后，能够使设备在短期时间以内根据自身运行状态，执行停机或者减速的指令。

在降低输出频率的基础上，还使转速速率有所减小，进而达到减耗节能的效果。此外，在电机减速过程中，转子电流相位相反会使设备出现制动转矩的效应，由此就能够有效地降低能耗。

三、变频调速技术在电气自动化控制中应用实践

随着社会和科技的不断发展，变频调速技术已广泛应用于电气自动化控制的很多方面，并且也取得非常不错的成效，例如自动化控制取得良好效果，实时监测性能良好等。为深入探讨该技术的原理以及应用情况，必须充分了解该技术在电气自动化控制领域的实践，希望能够为更好地发挥其作用做好铺垫。接下来笔者结合实践，重点阐述变频调速技术在电气自动化控制的应用案例。

（一）变频调速技术在自适电动机模型单元中的应用

变频调速技术的不断发展，为实时监测电气自动化控制设备各项运行参数创造了条件。具体拿电动机设备来说，工作人员借助变频调控技术，能够实施检测电动机输入电压与电流等指标的变化情况，还能够准确识别各个指标是否存在问题，如果发现不正常的参数，则会及时做出诊断，同时尽快采取科学合理的应对措施将问题解决，为电气设备运行安全提供保障。其中，电动机模型单元属于整个转矩直接控制体系的重要部分，从采用变频调速技术之后，在控制转速精度与闭环转速反馈效果方面，确保了整个系统的运行效果，起到了良好的作用。

（二）变频调速技术在深度指示器保护中的应用

作为整个体系中的关键设备之一，深度指示器的作用不可替代，倘若发生安全隐患，必然会阻碍到保护装置的正常工作，不能及时检测出系统存在的风险隐患等。为尽可能发挥深度指示器的作用，在工业化厂房中，工作人员通常侧重利用变速调频技术来对系统进行保护。一般来说，在使用变频调速技术时，变频调速技术可以实时监测编码器采集到的脉冲数信号，然后将检测到的数据信息记录下来。若数据一直保持固定（没有任何变化），此时就证明该设备存在着故障。针对这样的情况，相关工作人员必须对其运行情况进行认真检查，尽快将问题解决，保证该设备始终起到对电气设备的保护作用，确保整个系统顺利运行。图1 为牌坊式深度指示器结构示意图。

图1 牌坊式深度指示器结构

四、结束语

综上所述，在当前全球各个国家高度重视环境保护的背景下，变频调速技术得到了广泛的应用，该技术的原理及功能与可持续发展理念高度一致，不但能够提升电气自动化控制技术的控制效果，而且可以推动工业技术的变革，为我国工业生产能力的不断发展注入生机和活力。考虑到该技术在工业生产领域的重要作用，相关工作人员必须根据其技术原则及注意事项，切实加强对应用现场的规划，随时关注各项参数的动态情况，及时发现问题并解决。此外，还应定期对电气控制系统进行全面检查，做好相应的设备维护保养工作，确保电气自动化设备的运行质量的同时也提高控制精度。