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【摘 要】由于电力传动特性复杂，电动机频繁正、反向运行，经常处于过负荷运转和电动、制动不断转换的状态中；它的安全性、可靠性亦是至关重要，交流电动机变频技术已日趋完善，变频调速器用于交流异步电动机调速，已成为电动机调速节能最主要的技术。本文主要探讨变频调速在工业电气自动化控制中的运行。
【关键词】变频调速；节能；电动机
随着现代科学技术，现代化矿井建设，更加注重作业人员的生命安全，为矿井提升机的安全性和可靠性提出了更高的要求。近年来，我国有关部门针对提升机的安全性和可靠性已经做了很多工作，矿井提升机设备的安全性和可靠性也有了很大的进步，“可靠性系统工程”概念进入与之相适应的矿井提升机领域，和提升机对它的电控系统的安全性和可靠性的要求不断提高[1]。
1.变频器与节能
变频器主要用于交流电动机（异步电动机或同步电动机）转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案。除了具有卓越的调速性能之外，变频器还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自20世纪80年代被引进中国以来，变频器作为节能应用中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业及公用工程（中央空调器、供水、水处理、电梯等）中，变频器都在发挥着重要的作用。
变频器产生的最初用途是速度控制，但目前在国内应用较多的是节能。中国是能耗大国，能源利用率很低，而能源储备不足。在国家每年的电力消耗中，60%～70%为动力电，而在总容量为5.8亿千瓦的电动机总容量中，只有不到2000万千瓦的电动机是带变频控制的。据市场研究报告分析，在中国，带变动负载、具有节能潜力的电动机至少有1.8亿千瓦。因此，国家大力提倡节能措施，并着重推荐了变频调速技术。
应用变频调速可以大大提高电动机转速的控制精度，使电动机在最节能的转速下运行。以风机水泵为例，根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比。当所需风量减少、风机转速降低时，其功率按转速的三次方下降。因此，精确调速的节电效果非常可观。与此类似，许多变动负载电动机一般按最大需求来生产电动机的容量，故设计裕量偏大。而在实际运行中，轻载运行的时间所占比例却非常高。如采用变频调速，可大大提高轻载运行时的工作效率。因此，变动负载电动机的节能潜力巨大[2]。
2.变频调速在工业电气自动化控制中的应用
当然变频调速的节能效果也视其负载决定，在恒功率负载时（即在基频以上工作），转矩大致上与速度成反比。矿井提升机电控系统中有各种保护，如过卷、松绳、制动油过压、脚踏制动、闸瓦保护，超速、低速保护等，提升机在运行中，它们始终监视提升机的安全运行，如有上述不正常的状态，即会发出报警声光信号并紧急制动，以确保提升的安全。
2.1深度指示器失效保护
提升机的多种保护都是以行程为依据的，深度指示器的失效将会导致多种保护失效，因此，必须设置深度指示器失效保护。具体的实现方法是：在电机起动后，系统累加各个采样周期内旋转编码器发送的脉冲数，并在采样之前和采样之后对该值进行比较，如果该值无变化，则定义为深度指示器失效。出现深度指示器失效故障时，系统首先判断提升容器是否已经进入爬行区，如果尚未进入爬行区，则发出声光报警信号，提醒司机；如果已进入爬行区，则进行安全制动，同时声光报警[3]。
2.2等速段超速保护
提升系统的等速段超速保护是当速度检测机构测得的提升机速度超过额定速度的15%时，安全回路等速超速继电器动作，断开安全回路，进行紧急制动。因为等速段提升容器运行速度较高，紧急制动时造成的冲击对提升系统的危害很大。因此，在设置等速段保护时按两个阶段进行：当超速 10%且超过设定时间，系统发出声光报警信号，提醒司机进行制动；当运行速度下降至正常等速段速度时，声光报警信号自动解除；若司机未采取相应措施，提升速度仍未降低进而超速 15%，经运算判断且超过设定时间后，安全继电器动作，进行安全制动，这样可有效减少紧急制动造成的危害[4]。
2.3减速段超速保护
在整个提升机运行过程中，减速段是非常关键的阶段，提升事故多发生在减速点以后的行程段。提升机能否安全到达指定位置停车，关键是从减速点开始，是否按照给定的减速度减速。PLC 对提升容器的运行速度不断采样，并将采样速度同其内部给定速度进行比较，当采样速度超过给定速度的 10%时，PCC 控制系统报警并对提升机进行安全制动。
3.结论
节能降耗是降低生产成本的重要手段，降低成本是提高产品竞争力的有效手段。采用新产品新技术对设备进行改造是各个厂家所关注和了解的，变频调速就是这样一种新技术、新产品，利用它可以改造供水系统或供料系统，起到显著的节能效果，并且达到改善工艺条件的目的。
【参考文献】
[1]马良河，杨洁浩，叶建强.交流电机变频调速性能试验系统的研究[J].电机与控制应用，2010（01）：79-81.
[2]韩旺，杨文剑.浅谈异步电机变频调速[J].企业技术开发，2011（11）：90-92.
[3]胡应占，赵德申，刘志刚，汪小志.基于BP神经网络整定PID智能调速控制系统研究[J].电气开关，2007（04）：115-116.
[4]彭少武，王立德.基于DSP的交流变频调速系统的设计[J].科教文汇（上旬刊），2007（08）：153-155.
【关键词】变频调速；节能；电动机
随着现代科学技术，现代化矿井建设，更加注重作业人员的生命安全，为矿井提升机的安全性和可靠性提出了更高的要求。近年来，我国有关部门针对提升机的安全性和可靠性已经做了很多工作，矿井提升机设备的安全性和可靠性也有了很大的进步，“可靠性系统工程”概念进入与之相适应的矿井提升机领域，和提升机对它的电控系统的安全性和可靠性的要求不断提高[1]。
1.变频器与节能
变频器主要用于交流电动机（异步电动机或同步电动机）转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案。除了具有卓越的调速性能之外，变频器还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自20世纪80年代被引进中国以来，变频器作为节能应用中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业及公用工程（中央空调器、供水、水处理、电梯等）中，变频器都在发挥着重要的作用。
变频器产生的最初用途是速度控制，但目前在国内应用较多的是节能。中国是能耗大国，能源利用率很低，而能源储备不足。在国家每年的电力消耗中，60%～70%为动力电，而在总容量为5.8亿千瓦的电动机总容量中，只有不到2000万千瓦的电动机是带变频控制的。据市场研究报告分析，在中国，带变动负载、具有节能潜力的电动机至少有1.8亿千瓦。因此，国家大力提倡节能措施，并着重推荐了变频调速技术。
应用变频调速可以大大提高电动机转速的控制精度，使电动机在最节能的转速下运行。以风机水泵为例，根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比。当所需风量减少、风机转速降低时，其功率按转速的三次方下降。因此，精确调速的节电效果非常可观。与此类似，许多变动负载电动机一般按最大需求来生产电动机的容量，故设计裕量偏大。而在实际运行中，轻载运行的时间所占比例却非常高。如采用变频调速，可大大提高轻载运行时的工作效率。因此，变动负载电动机的节能潜力巨大[2]。
2.变频调速在工业电气自动化控制中的应用
当然变频调速的节能效果也视其负载决定，在恒功率负载时（即在基频以上工作），转矩大致上与速度成反比。矿井提升机电控系统中有各种保护，如过卷、松绳、制动油过压、脚踏制动、闸瓦保护，超速、低速保护等，提升机在运行中，它们始终监视提升机的安全运行，如有上述不正常的状态，即会发出报警声光信号并紧急制动，以确保提升的安全。
2.1深度指示器失效保护
提升机的多种保护都是以行程为依据的，深度指示器的失效将会导致多种保护失效，因此，必须设置深度指示器失效保护。具体的实现方法是：在电机起动后，系统累加各个采样周期内旋转编码器发送的脉冲数，并在采样之前和采样之后对该值进行比较，如果该值无变化，则定义为深度指示器失效。出现深度指示器失效故障时，系统首先判断提升容器是否已经进入爬行区，如果尚未进入爬行区，则发出声光报警信号，提醒司机；如果已进入爬行区，则进行安全制动，同时声光报警[3]。
2.2等速段超速保护
提升系统的等速段超速保护是当速度检测机构测得的提升机速度超过额定速度的15%时，安全回路等速超速继电器动作，断开安全回路，进行紧急制动。因为等速段提升容器运行速度较高，紧急制动时造成的冲击对提升系统的危害很大。因此，在设置等速段保护时按两个阶段进行：当超速 10%且超过设定时间，系统发出声光报警信号，提醒司机进行制动；当运行速度下降至正常等速段速度时，声光报警信号自动解除；若司机未采取相应措施，提升速度仍未降低进而超速 15%，经运算判断且超过设定时间后，安全继电器动作，进行安全制动，这样可有效减少紧急制动造成的危害[4]。
2.3减速段超速保护
在整个提升机运行过程中，减速段是非常关键的阶段，提升事故多发生在减速点以后的行程段。提升机能否安全到达指定位置停车，关键是从减速点开始，是否按照给定的减速度减速。PLC 对提升容器的运行速度不断采样，并将采样速度同其内部给定速度进行比较，当采样速度超过给定速度的 10%时，PCC 控制系统报警并对提升机进行安全制动。
3.结论
节能降耗是降低生产成本的重要手段，降低成本是提高产品竞争力的有效手段。采用新产品新技术对设备进行改造是各个厂家所关注和了解的，变频调速就是这样一种新技术、新产品，利用它可以改造供水系统或供料系统，起到显著的节能效果，并且达到改善工艺条件的目的。
【参考文献】
[1]马良河，杨洁浩，叶建强.交流电机变频调速性能试验系统的研究[J].电机与控制应用，2010（01）：79-81.
[2]韩旺，杨文剑.浅谈异步电机变频调速[J].企业技术开发，2011（11）：90-92.
[3]胡应占，赵德申，刘志刚，汪小志.基于BP神经网络整定PID智能调速控制系统研究[J].电气开关，2007（04）：115-116.
[4]彭少武，王立德.基于DSP的交流变频调速系统的设计[J].科教文汇（上旬刊），2007（08）：153-155.