變頻器控制在回轉(zhuǎn)窯傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　引言

　　近年來(lái)，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)速越來(lái)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(zhuān)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通過(guò)整流器變成直流，再經(jīng)過(guò)逆變器將直流變成頻率可控的交流電。而對(duì)于電動(dòng)機(jī)的調(diào)速我們知道，交流電動(dòng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速;

　　f———異步電動(dòng)機(jī)的頻率;

　　s———電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率;

　　p———電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。

　　由式(1)可知，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法有改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)頻率f，改變轉(zhuǎn)差率s，改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)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(guò)改變電源頻率f來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)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(dòng)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T(mén)D2000系列(也就是現(xiàn)在的艾默生)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(wèn)題，要考慮變頻器容量與電動(dòng)機(jī)容量的匹配，容量偏小會(huì)影響電動(dòng)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(huì)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(dòng)，最終是完成變頻調(diào)速。而變頻器只用來(lái)完成變頻調(diào)速時(shí)，要求變頻器的額定電流稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電流即：IFN≥1.1IMN，其中，IFN—變頻器額定電流，IMN—電動(dòng)機(jī)額定電流。現(xiàn)場(chǎng)所用的電動(dòng)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用如圖(1)

　　轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度很低，故起動(dòng)瞬間的沖擊電流很小。同時(shí)，可通過(guò)逐漸增大頻率以減緩起動(dòng)過(guò)程，如在整個(gè)起動(dòng)過(guò)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(dòng)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(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，加速過(guò)程將能保持平穩(wěn)，減小了對(duì)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(dòng)裝置。

　　交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流一般為5-7倍額定電流，如果直接起動(dòng)會(huì)對(duì)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(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)和機(jī)械設(shè)備也會(huì)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(dòng)的目的。

　　4.2效益

　　原用電動(dòng)機(jī)為JO272-6 30kw，現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)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(wàn)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(guān)。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　變頻調(diào)速在回轉(zhuǎn)窯傳動(dòng)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(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)節(jié)能、環(huán)保等社會(huì)效益同樣有著重要的意義。