四．变频器在机电设备中的应用

变频器技术不仅在工业机电设备中得到广泛的应用，而且在民间机电设备的应用中也得到了飞速发展，最为典型的就是中央空调和大型制冷设备。

1.中央空调系统

空调系统分为压缩机、冷凝水泵和风机盘管三部分，可以通过变频器优化中央空调系统。该系统中，压缩机和冷凝水泵的变频改造可采用开环方式，根据季节的不同定时调解，整个自动温控系统可采用风机自调节，3台变频器还可通过RS-485总线与中央控制室的微机联网，实现集中监控。恒温控制系统是将实际控制的温度与设定温度进行比较，通过变频器控制风机系统的冷风风量，达到恒温控制的目的。变频器改造后的节电率高达80%以上；由于风量变小，且电机转速降低，房间的噪音明显下降。

2.多重分隔空调

有的建筑物一部分用于办公室，一部分用于商店，每部分各装有空调机，采用变频器控制后，可按工作区与生活区时间带分开使用空调。这种控制方式也可满足高级住宅、套房的多室空调与多种要求，也可对应于冷暖气负载的变化改变频率，从而调节压缩机转速，充分调节冷、暖气能力。对于同一台压缩机，其负载减少得越多，则对应压缩机能力的相对热交换容量越大，可使压缩机低压缩比、高效率地运行。变频器控制可充分利用之一有利特性，调节冷气时的过热度和暖气时的过冷却度，同时利用电子线性膨胀阀来供给各房间负载的{zj0}制冷剂，从而达到节能及改善舒适性的目的。

3.房间空调

房间空调一般采用开关控制方式，利用笼型电动机控制压缩机调节冷、暖气。这种控制方式由几点不足；由于采用开关方式运行，故室内温度与湿度会产生波动。引起不舒适感；基于建筑物的朝向及地区差等因素，估计一年中的{zd0}负载以及选择适当的空调机较为困难；由于压缩机转速恒定，外面温度的变化会导致冷、暖空调能力的变化，尤其在暖气运行时，外面气温的下降会引起暖气效果下降，因为压缩机、电动机启动时冲击电流较大，因此需要的电源容量比连续运行时大一些，采用变频器控制房间空调，可连续调解笼型电动机的速度，从而方便的解决上述问题。

4.毛纺厂中央空调系统

纺织行业的中央空调系统由风机(鼓风机和引风机)和水泵组成的，通过调节鼓风机和引风机的风量可调节温度的高低，通过调节喷淋水泵可改变车间的温度。为保证厂房内一定范围的温度与湿度要求，必须对风机的风量和水泵的水量进行调节。采用变频器调速装置，不仅能节约大量的电源和水，而且能xx控制厂房内的温度和湿度。

5.楼房空调外调扇

    楼房外空调机吸气扇将室外新鲜空气吸入，进行热交换后输送到楼房内，使用变频器对空调机吸气扇进行风量控制（即对转速进行控制）可达到节能的目的。

6.工业洗衣机

工业洗衣机的一种运行过程为；洗净→脱水→清洗→脱水→干燥。其中，洗净与清洗过程又频繁的正、反转进行组成脱水为高速旋转，干燥为长时间低速运行。在洗净时由于有水阻力，负载转矩较大，而脱水时的负载转矩则减小。采用变频器调速后，拖动装置只需一台电动机与洗衣桶连接，简化了机械部分，可使用标准电动机；利用超高速脱水可有效缩短脱水时间；洗净与脱水可通过操作盘任意设定，改善操作性能；由于取消了制动闸、离合器等磨损严重的部件，故系统维护工作量小。

7.压缩机

      压缩机是冷冻机的核心，对压缩机进行变频器控制，可保证冷冻机在冷冻负载变化的条件下高效率运行，其优点如下：对应于冷却负载的变化来改变压缩机的转速，使压缩机始终运行在{zj0}点，降低了所需动力，达到节能的目的；改善冷冻机冷冻能力，使得密闭式电动机的能力与电源频率无关；通过连续的容量控制可保证冷藏品的温度变化很小，使冷藏品保鲜。对于临时增加的冷冻负载，可利用加速制冷来降低冷藏品的温度。

     冷冻机负载具有特殊性，采用变频器控制时应注意：对于往复式压缩机，在额定转速下减速时，其活塞环等油膜厚度减小，有可能造成汽缸等部件严重磨损；对于离心式供油喷溅式供油方式，减速时会导致供油量异常降低，故应注意润滑问题；对于小容量半密闭压缩机或冷冻机，由于润滑问题，低负载时电动机绕组温度会升高。另外，还需要注意谐振问题。在往复式运动场合，由于振动、噪声、阀门寿命等限制，系统的{zg}频率实际上为额定频率的125%～150%，因此在系统设计与运行时需要充分注意。

五.变频器在生产线上的应用

在各个行业的生产线上，变频器的应用最突出的特点就是多台变频器-电动机组协调运行，共同完成一项生产过程。在控制方式上常采用PC、PLC控制，近年来现场总线控制技术（网络控制）发展很快，使变频器在网络控制中大有用武之地。

(一)变频器在冶金方面的应用

1.炼钢转炉倾动和氧枪升降

变频调速技术在冶金行业中的应用最为广泛，遍布选矿、冶炼、连铸、连轧等各个领域。氧枪是典型的恒转矩负载，具有四象限运转特性。转炉倾动方式为全悬挂四点啮合柔性传动。对于转炉倾动这种负载，所选变频器必须具有在满载或过载时输出转矩恒定的功能，也就是要用具有转矩限定的无跳闸变频器，还要具有再xx电制动功能。

2. 输送辊道

在自动化生产中，将要求加工、处理或搬运的工件按照工艺要求沿一定的路径连续输送时，大量采用辊道传送方式。这种传送方式组合方便，对物体与环境温度、湿度的适应范围极宽。辊道传送的动力源是辊道电动机，辊道电动机带动道辊滚动的方式主要有：电动机直接驱动单辊；电动机经减速后驱动单辊；电动机直接经链条驱动多辊；电动机经减速器后由链条驱动多辊。

辊道电动机主要分为交流电动机和直流电动机。交流变频传动逐步取代直流传动，交流辊道电动机控制方法由传统的接触器控制方式改变为变频器控制方式。

辊道变频器的选用原则是：先保证工作可靠，再尽可能节省资金。

要求频繁正反转控制的辊道，其变频器一般应加制动单元和制动电阻，在某些场合还需加直流制动，以适应控制的快速变换。位置控制的场合，一般也增加制动功能，以克服惯性的不确定性对控制精度的影响。对用减速器经链条传送的辊道，对精度要求不高的一般传送，尤其是单方向的一般传送，可不用制动单元。

(二)变频器在纺织行业的应用

1.涤纶高速纺丝机

     化纤工厂的高速纺丝机在生产中存在螺杆能力大、品种改变困难、改纺废丝量大、消耗高等缺陷，增加一套变频装置可同时纺两个品种，并且改纺品种时不必停螺杆，xx一项一台机每年可降低消耗20多万元.

2.粗纱机

     高速悬锭粗纱机的纺纱稳定性、一致性、纺制质量的合格率明显高于托锭粗纱机，适用于普梳和精梳棉型纤维及化纤的纯纺或混纺，将并条后的熟条加工成不同支数和捻度的粗纱，供纺制高质量的细纱。高速悬锭粗纱机采用工业控制计算机、PLC及变频，实行同步控制，取消了捻度、升降、卷绕、张力、成形角度等齿轮，仅保留牵伸变换齿轮，使机构简化，可靠性提高。

(三)变频器在造纸方面的应用

1.造纸生产线

     造纸生产线的主要设备有造纸机、涂布机、超级压光机以及卷纸机，造纸生产线与钢铁生产线类似，需要对加工物品进行连续处理，故需要联合控制多台电动机。由于环境恶劣，故要求性能良好、便于维护的传动装置。采用变频器控制的笼型电动机传动系统可有效满足这些要求。

2.胶片生产线

     胶片生产线传动系统与造纸机生产线类似，由挤出机输出的原料经铸造部分变成板状，再由纵向延伸部分沿传送方向延展，并由横向延伸部分加热边横向延展。沿纵横两个方向延展后的胶片{zh1}由引取机索引出来，并通过卷取机收卷。

     由于胶片及造纸生产线的产品细薄、脆弱，为防止生产时断裂损坏，要求进行高精度的速度控制，达到高质量的延展。系统中各部分之间采用拉力控制，使得造纸机生产线只对应于脱水和干燥度决定其伸缩性，保证胶片生产线分别按纵、横方向所限定的伸展率进行延展。对涂布机及卷取机装配了位置及张力传感器，由于涂布机的液体涂料及其干燥会引起较小伸缩，因此对各部分之间按一定的张力控制，从而xx这些影响。造纸机和胶片生产线的一种运行模式。

     造纸机与胶片两种生产线都要求高精度的同步性及很小的加、减特性。由于造纸机启动完成后才输出原料，故启动时不需要同步，但加料后速度变化的同步性十分重要。胶片生产线在达到加料速度前只有工作辊单独启动，加料并稳定后再同步加速，达到运行速度后需要长时间稳定运行。采用变频器控制的笼型异步电机后，造纸机与胶片生产线的同步性及负载分配控制性能大幅度提高，且电源功率因数高，不因电机调速而受影响，系统的综合性能得到了改善。

3.光缆护套机

     光缆护套机是通信光缆制造过程中{zh1}工序的设备，它的作用是在成缆后的缆芯上加综合保护层，以保护缆芯不受外界机械、热、化学、水及相关有害因素的影响。设备的传动部分主要由缆芯放线架、钢（铝）带轧纹机、挤塑机、履带式索引机、收线架等组成，属卷绕式控制类型。整条生产线的速度必须保持稳定，各传动单元间的线速度比例必须协调。由于光缆价格昂贵、成本较高，一旦出现质量事故都将会给企业造成巨大的损失。

     系统原理：由于该生产线无需频繁启动，且变速范围不大，所以稳速是自动控制最主要的目标。在系统的升降速过程中，各传动单元之间的速度比例必须保持协调。在整条生产线中，生产的线速度由牵引机的速度决定，因此各传动单元的速度随牵引速度的变化而变化，且各部分又能单独启动和停止。

      由于缆芯和钢（铝）带的盘具都是由满盘到空盘，收线盘则是由空盘到满盘，而牵引的速度不会经常变化，所以放线、轧纹、收线电机的线速度V=ωD。其中，ω为电机角速度，D为盘具直径。为与牵引保持同步，随着生产进程，必须根据盘具直径的变化不断对电机的角速度进行微调。该微调信号主要是通过各自的张力舞蹈轮上的电位器来给定。虽然生产线的速度并不是很快，但由于线盘具有较大的转动惯量，所以放线和收线电机的速度不宜太大，因此其速度的设定应采用PID运算。

    在光缆护套的开始阶段，挤塑机的挤出量必须有一个微调，也就是除了牵引的同步信号外，还有一个微调信号对挤塑机加以控制，使挤出量过到规定的工艺要求。

    牵引机的速度决定了整条生产线的线速度。在生产过程中，改变牵引的速度给定值不仅改变牵引机本身的速度，还使其他各传动单元的速度随着它的变化而按一定速度比例相应变化，从而使整条生产线保持同步。

    排线的速度需要根据光缆的直径自动跟踪收线的速度。

(四)变频器在总线控制系统中的应用

     变频器是工业自动化系统中的基本电动机驱动设备，采用网络控制变频器可极大地提高系统的自动化水平。在实际应用中，现场设备与控制器之间通过现场实时总线通讯，上位计算机可以通过RS-232或现场总线与控制器之间通讯。