邱明

（南平技師學(xué)院，福建 南平 353000）

0 引言

就目前的機(jī)電工程系統(tǒng)應(yīng)用來看，變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展前景十分良好。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，除了進(jìn)行了變頻器的設(shè)置之外，也進(jìn)行了和此類設(shè)備相匹配的電機(jī)設(shè)置，而此類電機(jī)就是變頻調(diào)速電機(jī)。該電機(jī)可以在規(guī)定的頻率條件下運(yùn)行，以此來保障整體電氣工程系統(tǒng)的節(jié)能減排效果。

1 變頻調(diào)速電機(jī)概述

變頻調(diào)速電機(jī)又叫做變頻電機(jī)，它屬于一種變頻驅(qū)動形式的電機(jī)。就實際而言，變頻調(diào)速電機(jī)是專門為了變頻器所配套設(shè)計的一種專用型變頻電機(jī)，借助于變頻器所產(chǎn)生的驅(qū)動作用，變頻調(diào)速電機(jī)可以實現(xiàn)扭矩和轉(zhuǎn)速的不同調(diào)整，使其滿足實際荷載變化的需求。變頻調(diào)速電機(jī)是在傳統(tǒng)形式的鼠籠式發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種電機(jī)設(shè)備，將傳統(tǒng)電機(jī)中的風(fēng)機(jī)變成了獨立風(fēng)機(jī)，讓電機(jī)繞組所具備的絕緣性能得以顯著提升，使其在不同工作下都能夠與變頻器之間達(dá)到良好的匹配效果，通過扭矩與轉(zhuǎn)速的控制來保障機(jī)電工程系統(tǒng)運(yùn)行效率，并達(dá)到良好的節(jié)能減排效果[1]。

2 變頻調(diào)速電機(jī)的技術(shù)特征與控制方式

2.1 技術(shù)特征

在機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，諧波損耗是一種幾乎不可避免的現(xiàn)象，而這一問題也會對變頻調(diào)速電機(jī)的運(yùn)行帶來一定程度的不利影響。要想有效避免此類問題的影響，保障變頻調(diào)速電機(jī)的應(yīng)用效果，就需要使其在結(jié)構(gòu)方面具有相應(yīng)的技術(shù)特征，以此來提升其應(yīng)用性能，發(fā)揮出充分的技術(shù)優(yōu)勢。就目前的變頻調(diào)速電機(jī)來看，其技術(shù)特征主要包括以下的幾個方面：第一，在電機(jī)設(shè)計中雖然應(yīng)用了變頻調(diào)速系統(tǒng)，且實現(xiàn)了工作效率的提升，但是整體電機(jī)效率卻會隨之下降，不論是以何種形式運(yùn)行，都會有不同大小的電流產(chǎn)生，進(jìn)而造成了大量能源的間接消耗?；诖?，在具體設(shè)計中，應(yīng)通過合理的技術(shù)措施來降低電流在電機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的不利影響。第二，因為變頻調(diào)速電機(jī)有著較為廣泛的工作范圍和較大的速度變化范圍，所以對于其振動效率也就很難做到有針對性的判斷?；谶@一情況，在變頻調(diào)速電機(jī)的具體設(shè)計中，就需要通過科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計來提升其固有頻率，以此來避免磁共振情況在電機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生。第三，為了在系統(tǒng)運(yùn)行中可以達(dá)到良好的閉環(huán)控制效果，并實現(xiàn)控制精度值的顯著提升，需要將相應(yīng)的檢測器安裝在變頻調(diào)速電機(jī)尾部，這個檢測器最好應(yīng)選擇編碼器，以此來實現(xiàn)變頻調(diào)速系統(tǒng)具體運(yùn)行情況的良好檢測[2]。

2.2 控制方式

在變頻調(diào)速電機(jī)的應(yīng)用過程中，因為其他設(shè)備并不能對感應(yīng)電進(jìn)行有效控制，而感應(yīng)電一旦達(dá)到了一定高度，整體機(jī)電系統(tǒng)中的電壓便會出現(xiàn)大幅度降低現(xiàn)象，若認(rèn)為電壓基本與電動勢相同，要想將輸出轉(zhuǎn)矩始終控制在一定的范圍內(nèi)，就需要保障磁通不發(fā)生改變。而在這樣的情況下，就需要對電壓和頻率之間的比值加以改變，這種改變也就是控制恒定電壓的方式。但是在低頻狀態(tài)下，因為電動勢很小，所以需要通過人為的方式來提升其電壓，以此來實現(xiàn)降低電壓的有效補(bǔ)償。

3 運(yùn)行效率和節(jié)能控制策略分析

就目前的機(jī)電工程系統(tǒng)應(yīng)用來看，通過變頻調(diào)速電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行效率和節(jié)能控制已經(jīng)成為了一項關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)容?；诖?，為有效提升變頻調(diào)速電機(jī)的應(yīng)用效果，使其在機(jī)電工程系統(tǒng)中發(fā)揮出良好的調(diào)節(jié)作用，技術(shù)人員就需要加大力度對其運(yùn)行效率和節(jié)能控制策略進(jìn)行分析，以此來充分滿足變頻調(diào)速電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域機(jī)電工程系統(tǒng)中的實際應(yīng)用需求，充分發(fā)揮出其良好、先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢。以下是對變頻調(diào)速電機(jī)在機(jī)電工程系統(tǒng)運(yùn)行效率和節(jié)能控制方面的具體應(yīng)用策略所進(jìn)行的分析。

3.1 運(yùn)行效率控制策略

通常情況下，在對交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速的過程中，需要在一定程度上保障主磁通不變，如果磁通在過程控制中變得太弱，鐵芯的利用效率便會降低，這樣便會使其消耗加重；而如果磁通過大，鐵芯將會達(dá)到飽和狀態(tài)，電機(jī)自身的損耗也將會隨之增大，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)p壞電機(jī)。具體應(yīng)用中，為有效避免上述情況的發(fā)生，一種最為常用的方式就是對U/F比進(jìn)行合理控制，將恒定電壓控制在基本速度以上。但是如果基本速度在一定程度上僅僅能夠維持在一個常數(shù)狀態(tài)，電機(jī)自身的輸出便會相應(yīng)降低，進(jìn)而對系統(tǒng)自身的速度調(diào)節(jié)范圍造成一定程度的不利影響，且很容易出現(xiàn)電流過大情況，對電機(jī)自身的運(yùn)行效率產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響[3]。

基于此，在變頻器的生產(chǎn)和制造過程中，為了讓各種需求得以有效滿足，就需要進(jìn)行多個補(bǔ)償曲線的設(shè)置，以此來實現(xiàn)低頻電壓的有效降低，并實現(xiàn)高低頻電壓的針對性調(diào)整。具體調(diào)整中，低頻以及高頻電壓應(yīng)按照實際情況來進(jìn)行選擇，不可盲目工作。就目前常用的變頻器來看，為了使其在各種生產(chǎn)機(jī)械中做到有效適應(yīng)，通常都需要進(jìn)行很多條轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償曲線的設(shè)置，具體情況如圖1 所示：

圖1 變頻器轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償曲線圖

在圖1中，序號②曲線代表U/F比是常數(shù)；如果轉(zhuǎn)矩負(fù)載為恒定值，具體設(shè)計和應(yīng)用中，為實現(xiàn)低速條件下轉(zhuǎn)矩的有效提升，可以將低頻狀態(tài)下的電壓做適當(dāng)?shù)奶嵘蛱枹邰堍萸€便是其具體的電壓提升情況；如果系統(tǒng)中存在風(fēng)機(jī)類的機(jī)械負(fù)載，為了在低速運(yùn)行中實現(xiàn)其勵磁電流的有效降低，便可將低頻狀態(tài)下的電壓適當(dāng)降低，具體情況如序號①曲線所示。通過這樣的方式，才可以讓變頻調(diào)速電機(jī)的運(yùn)行效率得到良好控制，以此來全面滿足整體機(jī)電系統(tǒng)的實際運(yùn)行需求，讓變頻調(diào)速電機(jī)在系統(tǒng)中發(fā)揮出充分的作用與優(yōu)勢。

3.2 節(jié)能控制策略

自從改革開放之后，我國的國民經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)都實現(xiàn)了良好的發(fā)展，社會生活水平也實現(xiàn)了不斷提升。而在這樣的發(fā)展條件下，我國在自然資源方面的消耗量也在顯著增加，進(jìn)而引發(fā)了越來越大的能源和環(huán)境問題。尤其是在目前的工業(yè)領(lǐng)域中，能源消耗和環(huán)境污染問題依然十分嚴(yán)重，雖然政府和環(huán)保部門已經(jīng)采取了很多節(jié)能環(huán)保措施，但是由于能源和環(huán)境問題已經(jīng)十分嚴(yán)重，所以收到的治理成效依然并不理想?；诖?，為達(dá)到良好的能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)效果，在具體的機(jī)電工程領(lǐng)域中，就需要借助于先進(jìn)的技術(shù)措施來進(jìn)行節(jié)能控制。為達(dá)到這一效果，機(jī)電工程領(lǐng)域?qū)τ谧冾l調(diào)速電機(jī)的應(yīng)用也提出了更高的要求，具體應(yīng)用中，變頻調(diào)速電機(jī)不僅需要通過轉(zhuǎn)矩與速度的調(diào)節(jié)來進(jìn)行運(yùn)行效率的控制，同時也應(yīng)該與各種設(shè)備的運(yùn)行之間建立起緊密聯(lián)系[4]。

在機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，如果其負(fù)荷發(fā)生了變化，就需要對其風(fēng)量加以合理調(diào)節(jié)。在此過程中，如果通過傳統(tǒng)的方式來控制，就需要通過擋板調(diào)節(jié)來實現(xiàn)風(fēng)道的改變，進(jìn)而起到風(fēng)量調(diào)節(jié)效果。但是這種方式不僅效率很低，且風(fēng)量大小并不能得到科學(xué)控制。為有效解決此類問題，便可將變頻調(diào)速電機(jī)加以合理應(yīng)用。具體應(yīng)用中，可通過風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的合理調(diào)整來實現(xiàn)風(fēng)量增減，讓風(fēng)量大小得到合理控制，使其在達(dá)到節(jié)能減排效果的基礎(chǔ)上滿足機(jī)電工程系統(tǒng)的實際運(yùn)行需求，保障其運(yùn)行效率與質(zhì)量。通過這樣的方式，不僅可以實現(xiàn)整體機(jī)電工程系統(tǒng)運(yùn)行中能源消耗的有效降低，達(dá)到良好的節(jié)能減排效果，同時也可以有效保障整體系統(tǒng)的運(yùn)行效果，滿足工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中機(jī)電工程系統(tǒng)的實際運(yùn)行需求。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著當(dāng)今工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，各種的能源和環(huán)境問題也開始日益顯著。而在此類問題的解決過程中，不僅僅需要加大力度進(jìn)行治理，同時也應(yīng)注重工業(yè)領(lǐng)域中節(jié)能減排技術(shù)的合理應(yīng)用。在此過程中，變頻調(diào)速電機(jī)便可在工業(yè)領(lǐng)域機(jī)電工程系統(tǒng)的具體運(yùn)行中發(fā)揮出強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢。將該設(shè)備應(yīng)用到機(jī)電工程中的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，與變頻器之間進(jìn)行良好結(jié)合，便可通過機(jī)械扭矩與轉(zhuǎn)速的控制來適應(yīng)整體系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，既保障系統(tǒng)的運(yùn)行效率，又可以達(dá)到良好的節(jié)能減排效果。