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【摘 要】本文通过笔者对变频调速的深入理解，针对目前变频调速运行方式进行总结，提出了自控式的变频调速系统，工程实例分析表明了变频调速在风机应用的有效性。
【关键词】变频调速；风机；调速运行
0.引言
在绝大多数情况下，风机都工作在偏离风量最大需求的状态下，即风机按不变的设计指标投入运行，造成风量过大，从根本上讲，风机的定速运行与实际风量需求的不断改变的情况不相适应。通过对风机采取变频调速，当实际需求风量较小时，通过调低转速，风机的轴功率可大幅度地成3次方规律降低，折入轴功率也减少，从而使运行电耗大幅度地降低。与采用挡板成闸门调节风量的方法相比，变频调速可高效率地实现需用功率与实际供给功率的最佳匹配。
1.变频调速运行方式
1.1三速选择运行
电机可以预先给定的3种速度运行。风扇、鼓风机在不同的季节、不同的时段由于用风量需要不同而进行风量切换，振动筛筛分不同材质的颗粒时．以预先给的速度运转。应用逆变器的电机三速选择运转回路，使用SA—OT2选用件构成的电路。
高、中、低的速度指令由外部输入后，则选定频率给定信号给逆变器输入指令，以结定的速度运转。A型逆变器设有三速选择信号用端子，对于此场合是方便的，所以术需要选用件。频率给定可有3挡速度，高、中、低速，各自使用电位器可以调节。
值得注意的是要有联锁回路，防止有2个外部速度给定信号同时输入。选用件与逆变器间的频率给定信号由于电压低．电流弱，原则上不能有接点加入。加入接点时，为防止接触不良应当用2个灵敏继电器接点并联使用，提高工作可靠程度。
1.2自动运行
在电机在运转过程中自动控制流量、压力、温度的变化，使之为一定值，这种情况叫自动运行。采取自动运行模式，首先检出作为风机、水泵输出的流量、压力、温度的变化，用PID（比例积分、微分控制）调节器调节速度，使用FR-FA选用件构成电机自动运转回路图。将流量、压力、速度检出器的输出输入给PID调节器，给出速度指令使电机自动运转，以保持检出值为给定值。选用件FR-FA是将PID调节器的电流输出变换为电压输出的一种I／U变换器。对于仅使用自动运转时，可将逆变器本身的频率给定信号切换开关选择在20mA处，不需要前置放大器（仅对A型）。
1.3并联运行
采用一台逆变器同时驱动多台并联电动机运行，叫并联运行。这种并联运行方式主要用于换气扇等小容量风机的统一速度控制。而且这种运行方式，不能使用逆变器内的电子热保护，所以每台电机外加热继电器。逆变器在运行中如果将停止的电机直接投入，有时因启动电流保护装置动作，使逆变器停止工作。
1.4并联运行
采用一台频率给定器向多台逆变器发出速度指令，使电机并联运转，称为并联运行。这种运行方式用途及注意事项：这种运行方式主要用于中容量的泵类、风机、皮带输送机等控制为防止干扰产生误动作，频率给定器的接线要使用屏蔽线。
1.5比例运行
通过给定多台电机的运转速度比例来控制调节多台电机速度的运行方式叫比例运行。如3台皮带输送机按某比例供给3种原料，混合比由各比例给定单元给定，然后只转动主速给定器就可以改变全体的速度。田中示出了比例结定，电源接通，启动开关接通后，即使主速给定器的刻度指示为零，M3输送机也工作运转，再转动主速给定器的旋钮，则M2、M1顺次开始旋转。在中途M1、M2的转速也变为相同，然后M3、M1顺次升到额定转速，但M2到最后也达不到额定转速。该运行方式由于频率给定信号电压低、电流弱，需接入触点时要用微电流开关用继电器的2个触点并联；信号线的接线要远离动力线，并采用绞合屏蔽线。
2.变频器的选取
对于风机系统的变频调速设计，选取变频器时应首先必须充分认识到使用变频调速的目的是什么；变频调速系统应用在什么场合及负载特性的具体情况，并从容量、输出电压、输出频率、保护构造、U/f（电压／频率）模式、电网一逆变器的切换、瞬停再启动等诸方面进行综合考虑，进而选择满足要求的机种、机型。
通常变频器主要技術指标以适用电机功率(kw)、输出容量(kvA)、额定输出电流(A)表示：其中，额定输出电流为变频器可以连续输出的最大交流电流有效值，不管用于何种用途．都不允许电流连续流过值超过此值。输出容量指：三相情况下的额定输出电压与额定输出电流决定的三相视在功率。适用电机功率是以2、4极标准电机为对象，表示在输出额定电流以内可以传动的电机功率，鼠笼式电动机是2极电机即一对极电机，变频调速系统能很经济地与鼠笼式异步电动机构成控制调速配合使用。常常将变频器功率选得比实际配用电机功率更大一些。
变频器已经广泛地应用于交流电动机的速度控制，其最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。在风机、水泵、压缩机等流体机械上应用变频器可以节约大量电能。除此之外，如果将恒速交流电力拖功系统改造为转速可调的交流调速系统，可以取得明显的节能效果：例如：交流调速应用生产加工制造企业风机、压缩机、水泵类机械，把原来用挡板、节流阀控制风量、流量方式改为转速控制方式，由于电动机所消耗的功率与转速的立方成正比，因而能获得显著的节能效果。
3.自控式变频调速
除了利用静止的变频装置给同步电动机提供变频变压电源外，自控式变频调速与他控式变频调速不同之处在于同步电动机的转子上装有一台转了位量检测器，由它发出信号来控制变频装置的输出电压的频率。也就是说，自控式中的变频装置与他控式中的变频装置不向，自控式变频装置中的输出频率不是独立调节的，而是由转子位置检测器控制的。调速时，通过改变同步电动机的输入电压来调节转速。例如当U1减小时，T减小，打破了原有的平衡，n下降，这时转了位置检测器发出信号，调节变频装置的输出频率，使人随之下降，T回升，直到重新出现T＝T2+T0为止，电动机在一个比原来低的频率和转速下重新稳定运行，由于这种电动机的定子频率与转子转速始终保持同步，电动机不会出现失步等问题，这是这种调速方法重要优点之一。 这种采用自控式变频调速的同步电动机称为自控式同步电动机。由于从结构原理上，与直流电动机极其相似，但是没有直流电动机的换向器，所以又称为无换向器电动机。自控式同步电动机又分为直流自控式同步电动机和交流白控式同步电动机两种。直流自控式同步电动机的变频装置采用的是交一直—交变频系统。它是将交流电经可控整流变换成直流电，再由晶间管逆变器将直流电变换成频率可调的交流电。交流自控式同步电动机的变频装置采用的是交一交变频系统，它是利用品间管变频器直接把50Hz的交流电变换成频率可调的交流电。
4.实例分析
某矿南风井安装了两台型号为BDK-8-№28轴流式对旋防爆通风机，配套电机功率2×450KW，一台运转，一台备用。总排风量10530m3/min，通风阻力3000Pa，北风井安装了两台型号为GAF26.6-14-1轴流式对旋防爆通风机，配套电机功率1250KW，一台运转，一台备用。总排风量10500m3/min，通风阻力3200Pa。
启动交流接触器1KM，电路减压启动，启动基本完成后，1KM断开，交流接触器2KM闭合，电机全压全速运行。调节风量风压所使用的方法会导致能量的无端损耗，并且这种调节方法不便于远距离操作。另外从启动到正常运行，均依靠接触器来实现切换，故障率高，可靠性差。
针对原有系统的缺点，对风机的风量、风压使用改变风机的转速进行调节。由人工调节变频调速装置的给定速度键即可改变电机转速，实现改变风压、风量的目的，此系开环控制。通过一检测变送器，将检测到的实际风压和风量变换为一直流信号，反馈给一传感调节器，调节器通过比较环节，将风压或风量的设定位与此反馈值相比较及对两者差值进行四运算，产生一个控制信号，并将此信号作为变频调速装置的指令信号输入，去调节控制电机转速。这样，无论实际风机负荷需求怎样变化，风机的鼓风量总能围绕设定值变化并自动进行过程调节。使用变频调速技术改造后，节能效果显著，尤其是中等負荷情况下，节能效果最佳。改造后年节电量11.47x104kWh。另外，变频器使风机大部分时间都用低速工作，这对风机运行起保护作用，减少了机械故障，延长了设备使用寿命。
5.结语
总之，交流调速系统在性能上已赶上了直流调速，同时它克服了直流调速系统现存的许多缺点，而见具有明显的节能效果，所以近年来交流调速在国外得到了广泛的应用，在国内也引起了人们的极大重视，特别是利用变频器进行交流调速，更是获得了广泛的应用。
【参考文献】
［１］张强.变频调速的应用研究[J].科技传播,2012,28（04）:118～119.
［２］霍福钧.变频调速的应用研究[J].福建能源开发与节约,2011,27（07）:31～33.
［３］徐锦屏.风机水泵变频调速改造节能效果显著[J].中国设备管理,2011,31（02）:57～58.
【关键词】变频调速；风机；调速运行
0.引言
在绝大多数情况下，风机都工作在偏离风量最大需求的状态下，即风机按不变的设计指标投入运行，造成风量过大，从根本上讲，风机的定速运行与实际风量需求的不断改变的情况不相适应。通过对风机采取变频调速，当实际需求风量较小时，通过调低转速，风机的轴功率可大幅度地成3次方规律降低，折入轴功率也减少，从而使运行电耗大幅度地降低。与采用挡板成闸门调节风量的方法相比，变频调速可高效率地实现需用功率与实际供给功率的最佳匹配。
1.变频调速运行方式
1.1三速选择运行
电机可以预先给定的3种速度运行。风扇、鼓风机在不同的季节、不同的时段由于用风量需要不同而进行风量切换，振动筛筛分不同材质的颗粒时．以预先给的速度运转。应用逆变器的电机三速选择运转回路，使用SA—OT2选用件构成的电路。
高、中、低的速度指令由外部输入后，则选定频率给定信号给逆变器输入指令，以结定的速度运转。A型逆变器设有三速选择信号用端子，对于此场合是方便的，所以术需要选用件。频率给定可有3挡速度，高、中、低速，各自使用电位器可以调节。
值得注意的是要有联锁回路，防止有2个外部速度给定信号同时输入。选用件与逆变器间的频率给定信号由于电压低．电流弱，原则上不能有接点加入。加入接点时，为防止接触不良应当用2个灵敏继电器接点并联使用，提高工作可靠程度。
1.2自动运行
在电机在运转过程中自动控制流量、压力、温度的变化，使之为一定值，这种情况叫自动运行。采取自动运行模式，首先检出作为风机、水泵输出的流量、压力、温度的变化，用PID（比例积分、微分控制）调节器调节速度，使用FR-FA选用件构成电机自动运转回路图。将流量、压力、速度检出器的输出输入给PID调节器，给出速度指令使电机自动运转，以保持检出值为给定值。选用件FR-FA是将PID调节器的电流输出变换为电压输出的一种I／U变换器。对于仅使用自动运转时，可将逆变器本身的频率给定信号切换开关选择在20mA处，不需要前置放大器（仅对A型）。
1.3并联运行
采用一台逆变器同时驱动多台并联电动机运行，叫并联运行。这种并联运行方式主要用于换气扇等小容量风机的统一速度控制。而且这种运行方式，不能使用逆变器内的电子热保护，所以每台电机外加热继电器。逆变器在运行中如果将停止的电机直接投入，有时因启动电流保护装置动作，使逆变器停止工作。
1.4并联运行
采用一台频率给定器向多台逆变器发出速度指令，使电机并联运转，称为并联运行。这种运行方式用途及注意事项：这种运行方式主要用于中容量的泵类、风机、皮带输送机等控制为防止干扰产生误动作，频率给定器的接线要使用屏蔽线。
1.5比例运行
通过给定多台电机的运转速度比例来控制调节多台电机速度的运行方式叫比例运行。如3台皮带输送机按某比例供给3种原料，混合比由各比例给定单元给定，然后只转动主速给定器就可以改变全体的速度。田中示出了比例结定，电源接通，启动开关接通后，即使主速给定器的刻度指示为零，M3输送机也工作运转，再转动主速给定器的旋钮，则M2、M1顺次开始旋转。在中途M1、M2的转速也变为相同，然后M3、M1顺次升到额定转速，但M2到最后也达不到额定转速。该运行方式由于频率给定信号电压低、电流弱，需接入触点时要用微电流开关用继电器的2个触点并联；信号线的接线要远离动力线，并采用绞合屏蔽线。
2.变频器的选取
对于风机系统的变频调速设计，选取变频器时应首先必须充分认识到使用变频调速的目的是什么；变频调速系统应用在什么场合及负载特性的具体情况，并从容量、输出电压、输出频率、保护构造、U/f（电压／频率）模式、电网一逆变器的切换、瞬停再启动等诸方面进行综合考虑，进而选择满足要求的机种、机型。
通常变频器主要技術指标以适用电机功率(kw)、输出容量(kvA)、额定输出电流(A)表示：其中，额定输出电流为变频器可以连续输出的最大交流电流有效值，不管用于何种用途．都不允许电流连续流过值超过此值。输出容量指：三相情况下的额定输出电压与额定输出电流决定的三相视在功率。适用电机功率是以2、4极标准电机为对象，表示在输出额定电流以内可以传动的电机功率，鼠笼式电动机是2极电机即一对极电机，变频调速系统能很经济地与鼠笼式异步电动机构成控制调速配合使用。常常将变频器功率选得比实际配用电机功率更大一些。
变频器已经广泛地应用于交流电动机的速度控制，其最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。在风机、水泵、压缩机等流体机械上应用变频器可以节约大量电能。除此之外，如果将恒速交流电力拖功系统改造为转速可调的交流调速系统，可以取得明显的节能效果：例如：交流调速应用生产加工制造企业风机、压缩机、水泵类机械，把原来用挡板、节流阀控制风量、流量方式改为转速控制方式，由于电动机所消耗的功率与转速的立方成正比，因而能获得显著的节能效果。
3.自控式变频调速
除了利用静止的变频装置给同步电动机提供变频变压电源外，自控式变频调速与他控式变频调速不同之处在于同步电动机的转子上装有一台转了位量检测器，由它发出信号来控制变频装置的输出电压的频率。也就是说，自控式中的变频装置与他控式中的变频装置不向，自控式变频装置中的输出频率不是独立调节的，而是由转子位置检测器控制的。调速时，通过改变同步电动机的输入电压来调节转速。例如当U1减小时，T减小，打破了原有的平衡，n下降，这时转了位置检测器发出信号，调节变频装置的输出频率，使人随之下降，T回升，直到重新出现T＝T2+T0为止，电动机在一个比原来低的频率和转速下重新稳定运行，由于这种电动机的定子频率与转子转速始终保持同步，电动机不会出现失步等问题，这是这种调速方法重要优点之一。 这种采用自控式变频调速的同步电动机称为自控式同步电动机。由于从结构原理上，与直流电动机极其相似，但是没有直流电动机的换向器，所以又称为无换向器电动机。自控式同步电动机又分为直流自控式同步电动机和交流白控式同步电动机两种。直流自控式同步电动机的变频装置采用的是交一直—交变频系统。它是将交流电经可控整流变换成直流电，再由晶间管逆变器将直流电变换成频率可调的交流电。交流自控式同步电动机的变频装置采用的是交一交变频系统，它是利用品间管变频器直接把50Hz的交流电变换成频率可调的交流电。
4.实例分析
某矿南风井安装了两台型号为BDK-8-№28轴流式对旋防爆通风机，配套电机功率2×450KW，一台运转，一台备用。总排风量10530m3/min，通风阻力3000Pa，北风井安装了两台型号为GAF26.6-14-1轴流式对旋防爆通风机，配套电机功率1250KW，一台运转，一台备用。总排风量10500m3/min，通风阻力3200Pa。
启动交流接触器1KM，电路减压启动，启动基本完成后，1KM断开，交流接触器2KM闭合，电机全压全速运行。调节风量风压所使用的方法会导致能量的无端损耗，并且这种调节方法不便于远距离操作。另外从启动到正常运行，均依靠接触器来实现切换，故障率高，可靠性差。
针对原有系统的缺点，对风机的风量、风压使用改变风机的转速进行调节。由人工调节变频调速装置的给定速度键即可改变电机转速，实现改变风压、风量的目的，此系开环控制。通过一检测变送器，将检测到的实际风压和风量变换为一直流信号，反馈给一传感调节器，调节器通过比较环节，将风压或风量的设定位与此反馈值相比较及对两者差值进行四运算，产生一个控制信号，并将此信号作为变频调速装置的指令信号输入，去调节控制电机转速。这样，无论实际风机负荷需求怎样变化，风机的鼓风量总能围绕设定值变化并自动进行过程调节。使用变频调速技术改造后，节能效果显著，尤其是中等負荷情况下，节能效果最佳。改造后年节电量11.47x104kWh。另外，变频器使风机大部分时间都用低速工作，这对风机运行起保护作用，减少了机械故障，延长了设备使用寿命。
5.结语
总之，交流调速系统在性能上已赶上了直流调速，同时它克服了直流调速系统现存的许多缺点，而见具有明显的节能效果，所以近年来交流调速在国外得到了广泛的应用，在国内也引起了人们的极大重视，特别是利用变频器进行交流调速，更是获得了广泛的应用。
【参考文献】
［１］张强.变频调速的应用研究[J].科技传播,2012,28（04）:118～119.
［２］霍福钧.变频调速的应用研究[J].福建能源开发与节约,2011,27（07）:31～33.
［３］徐锦屏.风机水泵变频调速改造节能效果显著[J].中国设备管理,2011,31（02）:57～58.