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        寬映給您介紹臺達變頻器五大基本功能

        臺達變頻器全稱變頻調速器,是三相電動機的驅動操控設備之一,在工業自動化中,其效果和位置無足輕重,不可或缺。國內變頻器技術發展至今已有二十年左右,閱歷了借種,孕育,萌芽,成長,昌盛時期,期間閱歷很多事,很多人不懈的盡力和付出,在我國自動化產業的歷史進程中留下濃墨重彩的一頁。變頻器行業相對于大型機械工業和自動化范疇,仍是很小的村落,但也洶涌澎湃,蔚為壯觀。本文中,寬映結合多年作業領會,扼要闡明一下變頻器的基本功能,不精確之處,歡迎讀者與我一同溝通評論。

        1, 軟起動
        變頻器具有軟起功能,在今天已經無需多論,而在二十年前,還是非常令人興奮的事情,這也是變頻器的輔助基本功能之一。變頻器在誕生之初,是針對普遍使用的三相異步鼠籠式電動機來做的。我們知道,三相異步電動機的速度公式是n=60f(1-s)/p,通過改變電動機的輸入頻率,進而改變電動機的轉速是徹底方便可靠的方式。電動機直接起動的瞬間電流是正常穩定運行的6~8倍,降壓起動是4~5倍,而變頻調速,不會超過1.5倍變頻器額定電流,無論是對電網沖擊,還是設備適應性,其好處都是非常突出的。
        2, 無級調速
        無級調速,就是無等級無臺階的調速,從零速起動到高速度,以及從高速度降到零速,一氣呵成,速度曲線連續、平滑、穩定,如圖1所示,極大的適應了負載慣性,提高了多個機械設備相互間的適應能力,提高了生產效率,大大降低了機械摩擦、振動和噪音,延長了設備壽命,降低了維護成本。普通變頻器輸出頻率都在0.00Hz~400.00Hz左右,頻率分辨率都在0.01Hz,有些到達650.00Hz,高頻的變頻器可以輸出達到5000Hz,已經完全覆蓋工業調速的所有范圍。
        隨著晶體管、微處理芯片等核心元器件的出現,促使無級調速技術實現重大突破。變頻器的誕生是順應工業自動化水平需要和多個相關產業發展的結果。

        (a)直線加減速             (b) s型曲線加減速
        圖1 變頻器輸出頻率曲線圖
        在今天,變頻器的價格已經降到足夠低,市場覆蓋也足夠廣,生產廠家也空前的多,用戶的認識也足夠深刻。站在整個工業自動化發展歷程來講,可喜可賀!下圖為變頻器的頻率-時間曲線圖:
        3, 節能
        變頻器的節能功能,原本是在變頻器應用過程中的意外收獲,而在今天,已經被廣泛應用與各種工業和民用生產生活中,尤其將變頻器用于平方轉矩負載時更為突出,例如風扇、風機、泵、螺旋槳負載,這是由此類負載轉矩曲線決定的,如圖2-a 所示。在低速時由于流體的流速低,所以負載轉矩很小,隨著電動機轉速的增加,流速增快,負載轉矩和功率也越來越大,負載轉矩TL 和功率PL 可用下式表示:

        式中T0 、P0—分別為電動機軸上的轉矩損耗和功率損耗;
        KT、PT—分別為二次方律負載的轉矩常數和功率常數。

        a)風扇葉片b )機械特性 c)功率特性
        圖2 二次方律負載及其特性
        但變頻器的節能應用目前存在很多誤區,一些文獻宣稱變頻調速器是節電控制產品,給人的感覺是只要使用變頻調速器都能節電。
        實際上,變頻調速器之所以能夠節電,是因為其能對電動機進行調速。如果說變頻調速器是節電控制產品的話,那么所有的調速設備也都可以說是節電控制產品。變頻調速器只不過比其它調速設備效率和功率因數略高罷了。
        再者,只要原來采用閥門控制流量,且不是滿負荷工作,改為調速運行,均能實現節電。
        與直流調速系統比較,直流電動機比交流電動機效率高、功率因數高,數字直流調速器與變頻調速器效率不相上下,甚至數字直流調速器比變頻調速器效率略高。所以,宣稱使用交流異步電動機和變頻調速器比使用直流電動機和直流調速器要節電,理論和實踐證明,這是不正確的。
        4, 多重保護
        我們知道,在實際設備運行過程中,常常會有多種因素導致各種故障和設備損壞,如果能夠進行智能檢測,和自動報警及保護,將是非常有必要的,例如欠電壓、過電壓、雷擊、過載、負載堵轉、溫度過高、通信故障、電磁干擾、電源缺相、電機缺相、負載短路、接地短路等等,有些故障是致命的,一旦出現,后果不堪設想。而變頻器在研發過程中,首先出于對變頻器自身內部器件安全性考慮,就加入了多重檢測和保護,例如變頻器逆變模塊的允許電流一般不會超過額定的2倍,電解電容允許的溫度為85℃,電磁兼容設計等等,再加上會負載側的檢測和反饋(如電機溫度檢測及保護、瞬時掉電不停機等),使得今天的變頻器高度智能化,不僅能保護自身的安全正常使用,也大大保護了前后級設備的安全運行。
        另外,今天的好的變頻器基本上都通過了國際認證或指標,如,CE,UL,RoHS等,可以對外出口配套,變頻器制造廠家,也提供全天候,無地域差別的現場服務和用戶指導,為客戶提供品質保證和解決后顧之憂。
        5, 自動化
        今天的變頻器的控制功能已經非常齊全,可以很好的配合其他控制設備和儀器,實現系統化組網的集中實時監視和控制,如配合DCS,PLC,傳感器,HMI,CNC,上位機,伺服驅動器等等,大大提高了生產線的自動化程度,節省了人力物力,提高了效率,降低了成本。例如變頻器可以有多種頻率給定方式,如數字設定,電位器,外部模擬量(0~10V,4~20mA),多段速,PID等方式,可以外搭各種控制器、反饋信號的頻率指令,遠程/本地控制切換,方便了用戶的多種控制需要,還有一些公司,陸續推出多款行業專機,針對一些細分行業用戶進行個性化定制開發,一體化開發,為用戶節省了選型的麻煩系統兼容性的問題,節約了成本。

        總之,變頻器的功能和作用,今天已經非常完善和成熟,是工業自動化產品家族中不可或缺的一員,具有重要里程碑的意義,也是后續高端技術應用和產品開發的基礎,或許正是變頻器的誕生,正式拉開了中國自動化產業高速發展的序幕!我們有理由相信,未來的中國將會有更多更好的企業和產品在這場無硝煙的戰場上展開角逐,但無論如何,這對于用戶都是很好的消息,值得我們共同期待和持續努力,明天會更好!

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