摘要：介紹變頻器的工作原理，選擇及在回轉(zhuǎn)窯" title="回轉(zhuǎn)窯">回轉(zhuǎn)窯傳動系統(tǒng)中的具體應(yīng)用以及發(fā)揮的作用。
關(guān)鍵詞：變頻器 頻率 效益
引言：近年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及功率半導(dǎo)體器件價(jià)格的降低，變頻調(diào)速" title="變頻調(diào)速">變頻調(diào)速越來越被工業(yè)上所采用。如何選擇性能好的變頻器應(yīng)用到工業(yè)控制中，是我們專業(yè)技術(shù)人員共同追求的目標(biāo)。
1 變頻器的工作原理
變頻器裝置的工作原理是將工頻交流電源" title="交流電源">交流電源通過整流器變成直流，再經(jīng)過逆變器將直流變成頻率可控的交流電。而對于電動機(jī)的調(diào)速我們知道，交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式：
n＝60 f(1－s)/p (1)
式中 n———異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；
f———異步電動機(jī)的頻率；
s———電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；
p———電動機(jī)極對數(shù)。
由式(1)可知，改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法有改變旋轉(zhuǎn)磁場頻率f，改變轉(zhuǎn)差率s，改變電動機(jī)極對數(shù)p三種。而變頻器就是利用轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，通過改變電源頻率f來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)n速度調(diào)節(jié)的，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬，因此變頻器是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。
2、變頻器及容量的選擇
由于原料微機(jī)配料就是使用華為TD2000系列（也就是現(xiàn)在的艾默生" title="艾默生">艾默生）變頻器，經(jīng)幾年的使用，運(yùn)行狀況良好，為此這次也選擇了艾默生系列變頻器，而容量的選擇是一個(gè)重要且復(fù)雜的問題，要考慮變頻器容量與電動機(jī)容量的匹配，容量偏小會影響電動機(jī)有效力矩的輸出，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至損壞裝置，而容量偏大則電流的諧波分量會增大，也增加了設(shè)備投資。根據(jù)11#窯特性是屬于恒定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行，是由低頻低壓起動，最終是完成變頻調(diào)速。而變頻器只用來完成變頻調(diào)速時(shí)，要求變頻器的額定電流稍大于電動機(jī)的額定電流即：IFN≥1.1IMN，其中，IFN—變頻器額定電流，IMN—電動機(jī)額定電流。現(xiàn)場所用的電動機(jī)是Y200M-4 22KW,為此所選用的變頻器為艾默生EV2000-4T0300G/0370P
3.在回轉(zhuǎn)窯傳動系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。
EV2000-4T0300G/0370P系列變頻控制器在回轉(zhuǎn)窯傳動系統(tǒng)中的具體應(yīng)用如圖（1）
L1 L2 L3接3相380V交流電源，R S T為變頻器的一次輸入，U V W為逆變后的輸出電源接線端子，傳動電動機(jī)三相繞組，SQ1為電源三相負(fù)荷開關(guān),KM1為控制三相380V 電源的交流接觸器，SB1 SB2是現(xiàn)場按鈕，當(dāng)按下SB2時(shí)KM1線圈吸和，變頻器得電，電位器R是設(shè)定變頻器的頻率即設(shè)定回轉(zhuǎn)窯傳動電動機(jī)的速度。其起動過程的特點(diǎn)有，頻率從最低頻率(通常是0Hz)按預(yù)置的加速時(shí)間逐漸上升，電動機(jī)的輸入電壓也從最低電壓開始逐漸上升，如圖(2)所示。
轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度很低，故起動瞬間的沖擊電流很小。同時(shí)，可通過逐漸增大頻率以減緩起動過程，如在整個(gè)起動過程中，使同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 nM間的轉(zhuǎn)差Δn限制在一定范圍內(nèi)，則起動電流也將限制在一定范圍內(nèi)，如圖(3)所示。另一方面，也減小了起動過程中的動態(tài)轉(zhuǎn)矩，加速過程將能保持平穩(wěn)，減小了對生產(chǎn)機(jī)械的沖擊。
4.變頻器所發(fā)揮的作用
4.1. 變頻調(diào)速是一種比較理想的軟起動" title="軟起動">軟起動裝置。
交流電動機(jī)的起動電流一般為5-7倍額定電流，如果直接起動會對電網(wǎng)引起沖擊，影響同一電網(wǎng)上其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。另外巨大的起動電流對電動機(jī)和機(jī)械設(shè)備也會造成嚴(yán)重的電磁應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，縮短設(shè)備的使用壽命，因此利用變頻器已達(dá)到軟起動的目的。
4.2效益
原用電動機(jī)為JO272-6 30kw，現(xiàn)場正常運(yùn)行時(shí)電流20A（現(xiàn)改為Y200M-4 22kw）
所消耗的電能
現(xiàn)將電動機(jī)改為Y200M-4 22kw，用EV2000-4T0300G/0370P型變頻器控制，頻率平均在25Hz，根據(jù)變頻器平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載關(guān)系式：P / P0=（n / n0）3計(jì)算，式中為P0額定轉(zhuǎn)速n0時(shí)的功率；P為轉(zhuǎn)速n時(shí)的功率。
所消耗的電能P變= P0 X（n / n0）3= P0 X(f/f0)=22X(25/50) 3=2.75kw
節(jié)能 P節(jié)＝P原－P變＝11.32－2.75＝8.57kw
每年的節(jié)電量為W＝8.57X24X30X11=67874.4 kw·h
每度電按0.5元計(jì)算，則采用變頻調(diào)速每年可節(jié)約電費(fèi)3.39372萬元。
由原定數(shù)旋轉(zhuǎn)改為可調(diào)，在加上窯尾下料系統(tǒng)的改造，每年可多生產(chǎn)產(chǎn)品300多噸，年創(chuàng)效益非常可觀。
結(jié)束語：變頻調(diào)速在回轉(zhuǎn)窯傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用，改變了以往以固定轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)的狀況，從而使司窯工操作更加靈活，使產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)量都有的很大的提高，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。對節(jié)能、環(huán)保等社會效益同樣有著重要的意義。