一．    變頻器在水泵、風(fēng)機(jī)控制方面的應(yīng)用

泵類負(fù)載和風(fēng)機(jī)是目前工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用變頻器比較多的設(shè)備，它們又比較具有節(jié)能潛力。它們主要以離心泵和離心風(fēng)機(jī)為主。水泵又分排水泵、空調(diào)水泵、陳列（冷藏）柜水泵、灌藥泵、大型高壓（中壓）水泵等等。風(fēng)機(jī)分換（排）氣風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)、鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、溫室（房）溫控風(fēng)機(jī)等等。

㈠泵類負(fù)載

水泵的負(fù)載性質(zhì)是平方遞減轉(zhuǎn)矩型,有下列關(guān)系:水泵的流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比;揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比;電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率F成正比.因此改變電動機(jī)電源頻率,可改變電機(jī)即水泵的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到調(diào)節(jié)給水流量和水泵的揚(yáng)程的目的.

1.排水泵：

   在化工廠、市政工程、農(nóng)田灌溉等許多地方，雨水及工業(yè)用水都會用到排水泵。

2.空調(diào)水泵：

有些建筑物裝有集中供氣方式的冷暖空調(diào)，為給每層樓的空調(diào)機(jī)供給熱交換用的冷水，設(shè)置了冷水泵。

3.陳列（冷藏）柜水泵：

   冷藏陳列柜熱負(fù)載隨外界氣溫的不同而變化較大，冷凍機(jī)、冷卻水泵、冷卻塔設(shè)備的容量需要根據(jù)夏季比較大負(fù)載量確定，這樣中等熱負(fù)載及冬季小負(fù)載的時期時，運(yùn)行效率低，雖然此時可以對冷凍機(jī)卸載進(jìn)行容量控制，降低功耗，但冷卻水泵基本與夏季一樣定速運(yùn)行（而此時冷卻水用量降低），還是浪費(fèi)電能，利用變頻器可以使冷卻水泵調(diào)速運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。許多冷庫用上變頻器后節(jié)能非常明顯。

4.灌藥泵：

變頻器用在灌藥泵控制，同時也可以對冷水循環(huán)泵、放水泵進(jìn)行調(diào)速控制，節(jié)能效果顯著。

5.大型高壓（中壓）水泵：

高壓（中壓）大型水泵、風(fēng)機(jī)和潛油電泵廣泛應(yīng)用在礦山、冶金、油田、石化、電廠、水廠等等。

㈡風(fēng)機(jī)負(fù)載

風(fēng)機(jī)風(fēng)的阻力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。

1.換（排）氣風(fēng)機(jī)：

  在化工、紡織、石油、礦山等很多企業(yè)和場合都會用到大中型換（排）氣風(fēng)機(jī)。

2.冷卻風(fēng)機(jī)：

冷卻塔有幾個室組成，各室的冷卻風(fēng)機(jī)根據(jù)實(shí)際可以用變頻器控制，達(dá)到節(jié)能效果。大型電動機(jī)也用到冷卻風(fēng)扇，由變頻器控制。

3.鍋爐鼓風(fēng)機(jī)：

   鍋爐上的鼓風(fēng)機(jī)通常有壓力式與吸引式鼓風(fēng)機(jī)。例如發(fā)電廠用的鍋爐鼓風(fēng)機(jī)白天高峰期在80%的上限轉(zhuǎn)速運(yùn)行，晚間多運(yùn)行在低速區(qū)域。

4.溫室（房）溫控風(fēng)機(jī)：

大型農(nóng)業(yè)栽培用房室內(nèi)溫度控制、畜舍用換氣風(fēng)扇、紡織企業(yè)的控溫車間等等都會用到變頻器。

二．    變頻器在電梯上的運(yùn)用

電梯傳動方式根據(jù)升降轎廂的動力不同可分為繩索式和液壓式。液壓式電梯采用變頻器控制泵的轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)泵的輸出流量，從而提高系統(tǒng)控制品質(zhì)。繩索式電梯又分為低速電梯和高速電梯，都可采用變頻器控制。另外電梯門的控制也可采用變頻器控制。

超高層大廈需要利用超高速電梯，采用變頻器控制的高速電梯傳動系統(tǒng)。為了使高速電梯乘坐舒適，必須降低振動和噪聲。特別是超高速電梯，由于樓層高、繩索長，使繩索驅(qū)動系統(tǒng)的彈性系數(shù)變小，故容易產(chǎn)生轎廂縱振動。電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動頻率轉(zhuǎn)動的變化，容易產(chǎn)生與機(jī)械系統(tǒng)共振。因此，應(yīng)減低共振強(qiáng)度，降低振蕩源（卷揚(yáng)電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動）。為使電梯運(yùn)行獲得更好的動、靜態(tài)性能，建議使用矢量控制的高性能的變頻器。在選用變頻器時比較好采用大一數(shù)量級選配.即11KW電動機(jī)選15KW的變頻器。

液壓電梯不必在大樓頂上設(shè)置機(jī)房，多用于低層樓房，采用變頻器對交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行平滑控制，控制液壓泵的輸出量從而控制轎廂的速度，可省去停車前的低速爬行區(qū)，有效地提高了電梯的性能。

三．    變頻器在機(jī)床、起重機(jī)方面的應(yīng)用

㈠機(jī)床的變頻器控制

在機(jī)床主軸上采用變頻器可實(shí)現(xiàn)無級變速，從而使磨具或刀具以比較小的磨損產(chǎn)生比較高的粗糙度和加工精度。機(jī)床工作臺由變頻器取代液壓傳動，可縮短傳動響應(yīng)時間，變頻器的調(diào)速范圍寬、控制精度高，而且具有很多自動功能，可有效提高機(jī)床的加工效率。

1.自動車床

自動車床主要用于高速加工滾珠絲杠等精密部件，由通常的凸輪控制改變?yōu)閺?fù)合數(shù)控車床后，有效的提高了生產(chǎn)效率。成為具有穩(wěn)定精密加工與良好性能的機(jī)械，人們將利用變頻器與數(shù)控裝置結(jié)合起來，縮短了自動車床的加工周期。

自動車床對變頻器的要求有以下幾個方面；不經(jīng)過停止?fàn)顟B(tài)直接由正轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)狀態(tài)；變頻器的輸出頻率為120Hz以上；具有急劇減速的再生制動裝置，同時具有制動功能,減速結(jié)束時不采用機(jī)械閘即可完全停車；低速時速度變化率小，運(yùn)行平滑。

利用變頻器控制后，縮短了加工周期，提高了生產(chǎn)率、速度再現(xiàn)性好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可將帶制動器的電動機(jī)更換為通用電動機(jī)而不需要維護(hù)。制動電阻的大小由減速頻率決定，應(yīng)該根據(jù)比較繁重運(yùn)行時的參數(shù)進(jìn)行選擇。由于溫度高，應(yīng)適當(dāng)考慮安裝位置，注意電動機(jī)的低頻振動。如果在低速時要求充分大的轉(zhuǎn)矩，則可使用通風(fēng)型專用電動機(jī)；由于速度可調(diào)范圍大，故需要考慮機(jī)械部件的匹配，以防止發(fā)生諧振。

2.數(shù)控車床

數(shù)控車床的主軸如果采用齒輪變速，其速度比較多只有30段可供選擇，難以進(jìn)行精密恒定線速度控制，且需要按時定期維修離合器。直流型主軸雖然可以無級調(diào)速，但必須維護(hù)換向器，其比較高轉(zhuǎn)速亦受到限制。數(shù)控車床的主軸若采用變頻器控制即可消除這些限制，可對普通電動機(jī)直接變速傳動，因此可以去掉離合器，實(shí)現(xiàn)主軸的無級調(diào)速。

3.立式車床

立式車床主要用于內(nèi)、外徑及重量大的工件，其加工件重量大，故主軸電動機(jī)的容量大，傳動調(diào)速部件的齒輪、離合器等機(jī)械部分的尺寸也很大，可利用變頻器進(jìn)行控制。對于大外徑工件，由外向內(nèi)連續(xù)切削時，可采用變頻器控制可實(shí)現(xiàn)恒線速切削；提高效率，由于立式車床一般不需要突然加、減速，因此，可選用通用變頻器而不用專用變頻器。主軸傳動采用中容量變頻器，刀架進(jìn)給采用小容量變頻器。

4.單臂龍門刨床

國產(chǎn)單臂龍門刨床的走刀系統(tǒng)一般采用超越離合器，分為“快速”、“空”、“自動”三擋，刀架的選擇由換擋實(shí)現(xiàn)。“快速”擋用于調(diào)整刀架的位置，“自動”擋用于正常的刨削，在工作臺前進(jìn)換后退時電機(jī)反轉(zhuǎn)，做走刀準(zhǔn)備；在工作臺后退換前進(jìn)時電機(jī)正轉(zhuǎn)刀架移動，移動的距離有調(diào)整超越離合器的行程確定，在雕刻度盤上指示。由于該機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，在使用一段時間后經(jīng)常出現(xiàn)不走刀或走刀距離不一致的情況，影響加工質(zhì)量。走刀系統(tǒng)主電機(jī)采用開關(guān)磁阻電機(jī)，采用PLC控制新電氣柜，同時用變頻器改造走刀系統(tǒng)。需要較頻繁的啟、制動，可適當(dāng)放大容量。對變頻器及PLC的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，考慮到變頻器在低速時出力較小，將變頻器的輸出功率下限定在3Hz,將低速時輸出轉(zhuǎn)矩適當(dāng)提高，另外，雖然變頻器的比較高輸出頻率能達(dá)200Hz，但對于電機(jī)來說，超過50Hz（比較高不超過60Hz）后輸出轉(zhuǎn)矩會下降,可能帶不動負(fù)載.變頻器及PLC的設(shè)定參數(shù)為；比較高輸出功率50Hz；比較低輸出頻率3Hz；點(diǎn)動頻率（快速走刀）50Hz；速度上升、下降時間各位0.3s，PLC內(nèi)設(shè)電機(jī)運(yùn)行時間0.7s。將走刀速度的機(jī)械換擋分別放在高、低檔上，測得每次走刀的距離為；低速當(dāng)0.25～4.5mm（對應(yīng)3～50Hz）；高速擋0.9～15mm（對應(yīng)3～50Hz），重復(fù)誤差小于10%，滿足機(jī)械加工要求。

（1）干擾問題。由于變頻器是高頻電力電子設(shè)備，當(dāng)其運(yùn)行時（特別是低速時)會產(chǎn)生較大的干擾。現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)與變頻器輸出線穿同一個蛇皮管的24V信號線受干擾嚴(yán)重，變頻器一啟動，原來的常開信號在PLC側(cè)檢測出來常閉，使動作錯誤，后將這一觸點(diǎn)信號改為常閉，使其形成回路，解決了該問題，抗干擾更徹底的解決辦法是對變頻器加隔離變壓器或輸入，輸出電抗器。

（2）變頻器啟、制動問題。正常工作時，走刀電機(jī)每分鐘需啟、制動5～10次，較為頻繁，而且啟動時間也較短，電流沖擊大，如果選用性能較差的變頻器驅(qū)動，很可能會引起變頻器及電機(jī)的過熱和損壞。

（3）接觸器切換問題。該變頻器可分別控制垂直和右側(cè)刀架電機(jī)，必須注意只能在電機(jī)停止時切換，否則可能引起變頻器損壞，在PLC程序序里做必要的互鎖。利用PLC與變頻器相結(jié)合來改造刨床走刀系統(tǒng)，可簡化其結(jié)構(gòu)、降低故障率方便操作，具有較高的使用價(jià)值。

5.螺紋磨床

      螺紋磨床的電氣控制部分大多采用繼電器的順序控制,機(jī)床采用交磁擴(kuò)大機(jī)、直流電動機(jī)與測速發(fā)電機(jī)的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),但產(chǎn)品質(zhì)量差、檢修難度也大.為此,可采用變頻器進(jìn)行改造,實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速,使其性能良好、維護(hù)方便.

6.剃齒機(jī)

   整形機(jī)一般由電動機(jī)驅(qū)動整形器，對工件進(jìn)行精密的研磨，它根據(jù)工件的材料，大小及加工要求等條件改變整形器速度，采用變頻器控制可提高其性能。剃齒機(jī)是整形機(jī)的一種，剃齒器與作為工件的齒輪嚙合，根據(jù)正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)方向不斷切換旋轉(zhuǎn)，從而將齒輪部的兩面打磨光滑。

使用變頻器控制剃齒機(jī)具有一次下優(yōu)點(diǎn)；由于是無觸點(diǎn)正反轉(zhuǎn)進(jìn)行，故不需要維修；正、反轉(zhuǎn)換方向的沖擊電流小，可采用較小容量的電源設(shè)備；可進(jìn)行60Hz 以上的高速運(yùn)行，擴(kuò)大了加工件的適用范圍，提高了機(jī)械能力；與機(jī)械式變頻器相比，縮短了變速時的作業(yè)時間，故可大幅度提高作業(yè)效率。

由于需要反復(fù)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，而且要求盡可能縮短加工周期，因此應(yīng)用時需注意兩個問題；一是變頻器的制動能力，通用變頻器內(nèi)裝的制動電路并不是連續(xù)額定工作的，故應(yīng)注意其是否工作在允許范圍內(nèi)；二是確定比較短加、減速時間，為縮短加工周期，應(yīng)盡可能減小與機(jī)器研磨無關(guān)的加、減速時間，通過計(jì)算出加、減速時間來確定變頻器及電動機(jī)的容量。

㈡起重機(jī)的變頻器控制

1.升降吊車

升降吊車是重物裝卸時不可缺少的工具，有時是生產(chǎn)線的組成部分，升降吊車的控制主要采用手動操作方式，但作為生產(chǎn)過程的一個組成部分，實(shí)現(xiàn)高定位精度、防振動、平穩(wěn)加減速等功能的自動控制是提高生產(chǎn)效率的有效方法。采用變頻器控制可實(shí)現(xiàn)提升電動機(jī)與平移電動機(jī)的調(diào)速，且具有以下優(yōu)點(diǎn):平移時采用軟啟動和軟停止，可避免直接啟動或用電磁制動器急剎車時所造成的振動，實(shí)現(xiàn)吊車的平穩(wěn)運(yùn)行，吊車提升與放下速度可隨負(fù)載的作業(yè)內(nèi)容任意變化；采用高速及低速兩擋切換，可提高停止精度，減小細(xì)微的位置校正次數(shù)，提高吊車的作業(yè)效率。

升降吊車配有升降、平移及行走目的的2～3臺電動機(jī)，使其能在x、y、z軸3個方向自由移動。每臺電動機(jī)根據(jù)其各自的用途分別配備變頻器。選擇電動機(jī)及變頻器容量時，應(yīng)充分考慮上升時所吊重物的安全系數(shù)，停止及保存控制利用電磁制動器實(shí)現(xiàn)。吊車下放時為負(fù)負(fù)載，變?yōu)檫B續(xù)的再生運(yùn)行狀態(tài)，如果通用變頻器電源不具有反饋功能，當(dāng)選用變頻器及制動電阻時，其容量應(yīng)留有充分的裕量。平移及行走電動機(jī)的變頻器容量，應(yīng)根據(jù)各自的需要選擇相當(dāng)于電動機(jī)容量或者大一點(diǎn)容量的變頻器，尤其在減速時，如果希望在短時間內(nèi)停止，由于負(fù)載的慣性大，通常采用制動裝置.

控制系統(tǒng)配置了防止提升超過極限的異常限制裝置，一旦機(jī)器出現(xiàn)故障，則此限制開關(guān)動作，直接切斷提升主體電源，使電動機(jī)停止，同時由電磁制動器動作保持住重物，為防止因變頻器故障是吊車停止在半空中，系統(tǒng)中放置了異常放大控制回路，可從地面的懸吊式操作盒進(jìn)行控制操作。

應(yīng)用變頻器控制后，由于電動機(jī)運(yùn)行的開關(guān)元件為無觸點(diǎn)式，使得電磁接觸器具有半永久性壽命；電動機(jī)的起動電流被限制得很小，因此頻繁起動及停止時電動機(jī)的熱耗降低，壽命延長；由于電磁制動器在低速時動作，故其襯里使用期得到延長，保養(yǎng)費(fèi)用降低；吊車運(yùn)行平滑，在加、減速時的沖擊和振動變小，減小了負(fù)載搖晃，運(yùn)行安全性大幅度提高由于升降機(jī)精細(xì)的升降速度控制，有效提高了產(chǎn)品（如電鍍拋光）的質(zhì)量；對于鍛模搬運(yùn)升降機(jī)，可實(shí)現(xiàn)精確定位，以提高作業(yè)效率。

具體應(yīng)用時應(yīng)注意以下事項(xiàng)：變頻器跳閘時電動機(jī)斷電，因此行走失控或落下的危險(xiǎn)性較大，應(yīng)設(shè)計(jì)完善的安全裝置，使得電磁制動器自動作用；在升降機(jī)上裝置變頻器時，用選用變頻器材料相同的耐高溫及耐振材料；除了保持電滑輪不脫線外，還應(yīng)采取其他安全措施，保持一旦突然斷電時緊急制動器能夠起作用，代替變頻器工作；由于變頻器控制時電動機(jī)轉(zhuǎn)矩比直接電源時的小，故應(yīng)使電動機(jī)容量適當(dāng)增大；在下放時電動機(jī)為連續(xù)再生運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)充分考慮變頻器在內(nèi)的容量問題。

2.輸送平臺車

在工廠內(nèi)各工段之間運(yùn)送鋼材等重物時，經(jīng)常使用平臺車，為提高平臺車的運(yùn)送速度、增加運(yùn)載重量、提高運(yùn)輸能力，需要增大電動機(jī)的輸出功率，同時傳動裝置的尺寸及重量也會加大。為此，采用在工頻以上的高速區(qū)內(nèi)有恒功率輸出特性的變頻器控制，在不增加電動機(jī)尺寸的情況下，可有效增加運(yùn)送能力，利用工頻以上頻率使電動機(jī)加速，則不改變傳動部分的尺寸即可實(shí)現(xiàn)高速化。對于平臺車，在裝載貨物時，為防止貨物倒塌，對其比較高速度有限制。在卸貨后，空載時負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小，可加快運(yùn)行速度，故可利用變頻器的高速運(yùn)行區(qū)域，由于拖動電動機(jī)裝設(shè)在平臺車上，如果環(huán)境條件較差，如粉塵多、振動強(qiáng)烈時，比較適宜使用易于變頻器控制的籠型電動機(jī)。

運(yùn)送平臺車一般有兩臺電動機(jī)傳動，變頻器容量為兩臺電動機(jī)容量之和，兩臺電動機(jī)始終按同一頻率控制，即電動機(jī)之間沒有大幅度的負(fù)載不平衡，即使在加、減速運(yùn)行時，兩臺電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩也適當(dāng)分配，為防止在運(yùn)行軌道的兩端速度失控，必須考慮相應(yīng)的安全措施，一般通過變頻器實(shí)現(xiàn)電氣制動（即再生制動）使平臺車停止。另外還要考慮在異常情況下能夠使用電磁制動器緊急制動，實(shí)現(xiàn)停車。

3.塔式起重機(jī)

塔式起重機(jī)多用于工業(yè)及民用建筑施工，由于其提升高度大、司機(jī)室位置較高，因此操縱難度大，尤其是起吊時對吊重的快速、準(zhǔn)確就位要求高，所以其起升機(jī)構(gòu)調(diào)速性能要好。傳統(tǒng)的起升機(jī)構(gòu)調(diào)速方法較多，由變極多速電動機(jī)調(diào)速機(jī)構(gòu)、能耗制動調(diào)速機(jī)構(gòu)、渦流制動調(diào)速機(jī)構(gòu)等，這些調(diào)速機(jī)構(gòu)都存在調(diào)速范圍小、速度穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，無法長時間在低速下降載荷（大起重量的塔機(jī)低速運(yùn)行時間都超過20%機(jī)構(gòu)總運(yùn)行時間）且可靠性低、維護(hù)量大、能耗高。

   塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)電機(jī)應(yīng)選用適合頻繁啟動、轉(zhuǎn)動慣量小、啟動轉(zhuǎn)矩大的變頻電機(jī)，目前國外以4極作為變頻電機(jī)的首選極數(shù)，用變頻器驅(qū)動異步電動機(jī)時，由于變頻器的換向以及開關(guān)元件瞬間開閉產(chǎn)生的沖擊電壓（浪涌電壓）而引起電機(jī)絕緣惡化，因此對電壓型PWM變頻器，應(yīng)盡量縮短變頻器于電機(jī)之間的接線距離或考慮加入阻尼回路（濾波器）。

塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)中特別需防止溜鉤，在電磁制動器抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)下滑現(xiàn)象，成為溜鉤。本控制系統(tǒng)中通過PLC和變頻器之間信號的適當(dāng)配合，利用變頻器具有的零速全轉(zhuǎn)矩功能，可有效防止溜鉤，其原理是在變頻器在速度為0的狀態(tài)下，保持電動機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩且不需要速度反饋，可保證當(dāng)?shù)蹉^由升降狀態(tài)降速為0時電機(jī)能使重物在空中停止，直到電磁制動器將軸抱住為止，從而防止溜鉤。

3.變頻器制動單元

在采用變頻器的交流調(diào)速控制系統(tǒng)中，電動機(jī)是通過降低變頻器輸出頻率而實(shí)現(xiàn)減速的，當(dāng)重載快速下降時，由于重力加速度的原因，電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度超過變頻器輸出頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速，電動機(jī)處于發(fā)電制動狀態(tài)，負(fù)責(zé)的機(jī)械能將被轉(zhuǎn)換為電能并被反饋給變頻器，變頻器直流回路的電容因充電而使電壓升高，為了不使電壓過高而導(dǎo)致變頻器的過電壓保護(hù)電路動作切斷變頻器的輸出，此時可在其直流電路中設(shè)一個三極管。當(dāng)電壓超過一定界限時，制動三極管將會導(dǎo)通，過剩的電能通過與之相接的制動電阻轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉，此裝置即為變頻器的制動單元。