變頻調(diào)速器在教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的應(yīng)用

株洲市機(jī)械電子工業(yè)學(xué)校 楊清遺 劉繁艷
1.引 言
    目前我國(guó)各大中專(zhuān)院校在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的酸堿等有害腐蝕性氣體，為保護(hù)師生身心健康，美化教學(xué)環(huán)境和提高教學(xué)質(zhì)量，必須將有毒氣體排出教室進(jìn)行處理，為此采用一臺(tái)FS4-72-6A塑料離心通風(fēng)機(jī)，共功率為4kW，風(fēng)量為6840-12700m3/h，全壓力1138Pa～785pa，使每個(gè)實(shí)驗(yàn)室平均2～3分鐘換氣一次，而以前的調(diào)速控制系統(tǒng)采用勵(lì)磁調(diào)速電機(jī)，或分檔調(diào)整，達(dá)不到通風(fēng)要求的額定轉(zhuǎn)速，使性能參數(shù)大為降低，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及控制技術(shù)的飛速發(fā)展交流變頻調(diào)速技術(shù)也得到了很大的發(fā)展應(yīng)用。由于其安裝方便操作簡(jiǎn)單，且具有機(jī)械特性硬、調(diào)速范圍寬，精度高，功率因數(shù)高和效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，又容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自控，成為交流電動(dòng)機(jī)最理想的無(wú)級(jí)調(diào)速方法。
2.變頻調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)良特性
    通過(guò)認(rèn)真研究和分析，我們選用深圳安邦信電子有限公司生產(chǎn)的AMB-G7-3R7T3型變頻器，配套我廠生產(chǎn)的FS4-72-6A塑料離心式通風(fēng)機(jī)，該系統(tǒng)采用了十六位微處理器作中央控制單元(CPU)，全數(shù)字化，全模塊化設(shè)計(jì)方案，對(duì)普通的三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
   (1)變頻器體積小，安裝方便，有數(shù)字鍵盤(pán)，模擬電位，電壓源電流源，程序運(yùn)行，擺頻運(yùn)行，計(jì)算機(jī)接口等各種輸入方式，控制方式靈活方便。
   (2)采用最新一代IGBT功率模塊，最高載波頻率達(dá)16KHz，電動(dòng)機(jī)基本無(wú)電磁噪聲。
   (3)使用SPWM正弦脈寬調(diào)制控制方式，SPWM是脈寬系列的占空比按正弦規(guī)律變化，這樣輸出的電壓脈沖可以使負(fù)載電流中的高次諧波成份大大減小，運(yùn)行平穩(wěn)，效率高達(dá)97.5%，功率因數(shù)大于0.95，在任何負(fù)載條件下，都能調(diào)整輸出，使電動(dòng)機(jī)處在最佳運(yùn)行狀態(tài)。
   (4)內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制，由于具有多段速功能，也可以采用數(shù)字化可編程方式運(yùn)行，通過(guò)RS-485計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口及監(jiān)控運(yùn)行軟件，可方便實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，修改變頻器的功能參數(shù)，控制變頻器啟動(dòng)停止，監(jiān)視其運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)保護(hù)，高可靠運(yùn)行，并顯示簡(jiǎn)明的故障診斷信息，幫助用戶確定故障原因。
   (5)自動(dòng)穩(wěn)壓。在輸入電壓波動(dòng)下，輸出電壓基本不變，保持V/F值恒定，低速運(yùn)行穩(wěn)定，啟動(dòng)力矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，最大過(guò)載電流為150%1分種，180%2秒。
   (6)保護(hù)功能完善。啟動(dòng)變頻器先對(duì)變頻器內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行自檢，內(nèi)置電子熱保護(hù)以及電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)，對(duì)輸入輸出側(cè)實(shí)行過(guò)壓欠壓保護(hù)，輸出端相間短路、斷路、接地保護(hù)并實(shí)時(shí)報(bào)警，并顯示故障代碼及數(shù)值，方便排除故障。
   (7)液晶字符，圖形顯示，人機(jī)界面友好，雙鍵盤(pán)自動(dòng)切換控制，本機(jī)遠(yuǎn)程操作自由選擇。
3.變頻調(diào)速器在通風(fēng)排毒系統(tǒng)中的應(yīng)用。 
    我廠以前的風(fēng)機(jī)采用的一直在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，每一個(gè)抽風(fēng)口風(fēng)速達(dá)最大風(fēng)速，風(fēng)速過(guò)大產(chǎn)生一種尖銳的聲音，增加了噪聲，加之一到冬天，學(xué)生都感覺(jué)到更冷，這樣不利于課堂的教學(xué)，同時(shí)也造成了大量的電能浪費(fèi)，而變頻技術(shù)利用風(fēng)機(jī)的耗電量與轉(zhuǎn)速的立方成正比，降低轉(zhuǎn)速，其耗電量將大幅度降低的原理來(lái)進(jìn)行控制，這樣即滿足了工藝要求，又節(jié)約了大量的電能。
   程序運(yùn)行指可編程的多段速度定時(shí)運(yùn)行，教師可以根據(jù)自己上課要求，分段設(shè)定運(yùn)行速度，時(shí)間等參數(shù)，變頻器則根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動(dòng)按程序運(yùn)行。
 4  使用效果
變頻通風(fēng)調(diào)速系統(tǒng)投放市場(chǎng)兩年多來(lái)，為本廠及用戶帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效用，對(duì)于本廠來(lái)講，提高了產(chǎn)品檔次，提高了產(chǎn)品的竟?fàn)幠芰Γ瑫r(shí)節(jié)約了許多維修差旅費(fèi)用，對(duì)于用戶來(lái)講，方便了教學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的同時(shí)，取得了明顯的節(jié)能降噪作用，根據(jù)電動(dòng)機(jī)耗電量與轉(zhuǎn)速的立方成正比的關(guān)系，采用變頻器以后，平均節(jié)能在40%以上，同時(shí)由于變頻器的采用把原來(lái)65dB的噪聲，降到了55dB，為師生的身心健康作出了重要的貢獻(xiàn)