文章摘要：大中型飼料廠(chǎng)中飼料加工機(jī)械設(shè)備使用的電動(dòng)機(jī)數(shù)量很多，主要為三相交流感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)。有些機(jī)械需要調(diào)整轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)不同工況的需要，同時(shí)也是節(jié)能的主要措施。近年來(lái)，隨著變頻器生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及變頻器應(yīng)用范圍的日益廣泛，使用變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)電源進(jìn)行
大中型飼料廠(chǎng)中飼料加工機(jī)械設(shè)備使用的電動(dòng)機(jī)數(shù)量很多，主要為三相交流感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)。有些機(jī)械需要調(diào)整轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)不同工況的需要，同時(shí)也是節(jié)能的主要措施。近年來(lái)，隨著變頻器生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及變頻器應(yīng)用范圍的日益廣泛，使用變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)電源進(jìn)行技術(shù)改造成為各企業(yè)節(jié)能降耗、提高效率的重要手段。
變頻調(diào)速技術(shù)是通過(guò)變頻器改變機(jī)械設(shè)備的最佳運(yùn)行參數(shù)并具有明顯的節(jié)能效果，在飼料行業(yè)上有部分使用但尚不普及，通過(guò)文章的介紹，可以引起飼料企業(yè)和飼料機(jī)械設(shè)備制造廠(chǎng)家加強(qiáng)對(duì)多種機(jī)械設(shè)備采用變頻調(diào)速技術(shù)的試驗(yàn)研究工作的重視，加速變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用。
我國(guó)電力部門(mén)供電的電源固定頻率為50 Hz,普通的三相交流感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速也為固定值，因此不能變（調(diào)）速。目前三相交流感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法主要有改變磁極對(duì)數(shù)p（變極調(diào)速）、改變轉(zhuǎn)差率s（改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速）和改變頻率f（變頻調(diào)速）幾種。
①雙速電動(dòng)機(jī)：可以通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的接線(xiàn)方法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，即快速慢速，兩種固定轉(zhuǎn)速。
②電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)：與電磁調(diào)速控制器配合，用手動(dòng)滑動(dòng)電阻器旋鈕或通過(guò)負(fù)荷控制儀來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（120~1 200 r/min）。
③普通三相交流感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)或變頻電動(dòng)機(jī)：通過(guò)變頻器改變電源的頻率，使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速改變，也就改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)速范圍寬。
1 變頻器
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。
1.1 變頻器變頻調(diào)速的原理
感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速：
n1（r/min）=60 f/p,式中：
f--電源頻率（Hz）；
p--電機(jī)磁極對(duì)數(shù)； 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n<n1.
電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)成反比。電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)是相對(duì)固定的，不適合改變?cè)撝祦?lái)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，用變頻器改變電源頻率就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)速范圍寬且可無(wú)級(jí)調(diào)速。
1.2 變頻器的主要功能與特點(diǎn)
具有矢量控制和V/F控制功能；轉(zhuǎn)矩自動(dòng)提升功能，低頻大轉(zhuǎn)矩輸出功能；內(nèi)置PID閉環(huán)控制功能；內(nèi)置RS-485接口，可與電腦聯(lián)網(wǎng)控制；具有多種保護(hù)功能（過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流、缺相、過(guò)載、過(guò)熱、反轉(zhuǎn)保護(hù)等）。可對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)行軟啟動(dòng)和慢速停機(jī)，減少啟動(dòng)電流對(duì)電源的沖擊，可替代大功率電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備和保護(hù)設(shè)備。對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制非常方便，還有調(diào)速范圍寬、傳動(dòng)效率高、節(jié)電顯著等一系列優(yōu)點(diǎn)。
2 電動(dòng)機(jī)
普通三相交流感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)與三相變頻電動(dòng)機(jī)的區(qū)別見(jiàn)表1和表2.
2.1 普通三相交流感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)
普通三相交流感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)頻率50 Hz,風(fēng)扇為同軸風(fēng)機(jī)，冷卻散熱受電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。
2.2 三相變頻電動(dòng)機(jī)
三相變頻電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)為4極，單獨(dú)帶有冷卻風(fēng)扇，冷卻散熱不受電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響。 三相變頻電動(dòng)機(jī)雖然價(jià)格較高，但在低速時(shí)的綜合性能比普通三相交流感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)好。一般頻率>35 Hz選用普通三相交流電動(dòng)機(jī)，頻率≤35 Hz而且經(jīng)常處于低頻下運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，選用三相變頻電動(dòng)機(jī)。
3 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用
在飼料行業(yè)中，有些機(jī)械設(shè)備已經(jīng)使用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制。
3.1 在飼料粉碎機(jī)、制粒機(jī)和擠壓膨化機(jī)前喂料器的變頻調(diào)速
根據(jù)主機(jī)電動(dòng)機(jī)的電流情況，調(diào)整變頻器的輸出頻率，改變喂料器的轉(zhuǎn)速，改變喂料量，避免因過(guò)載而燒壞電動(dòng)機(jī)，并使電動(dòng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)，利于節(jié)省電能。
3.2 在電子秤上的應(yīng)用
在電子配料秤和電子包裝秤中，為了精確控制配料精度，可用電腦程序通過(guò)變頻器控制喂料器（供料器）的轉(zhuǎn)速，從而改變喂料量，提高配料精度和稱(chēng)量精度，可使靜態(tài)精度達(dá)到±0.1%FS,動(dòng)態(tài)精度達(dá)到±0.2%FS.
3.3 用變頻器控制粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)不同種類(lèi)飼料的粉碎粒度的要求
各類(lèi)粉碎機(jī)由于其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的差別、錘片和篩片的磨損情況不同、粉碎飼料的種類(lèi)不同、要求的粒度不同等，對(duì)粉碎機(jī)轉(zhuǎn)速的要求也不同。根據(jù)試驗(yàn)，在不改變喂料量的情況下，通過(guò)變頻器調(diào)整粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速，找出電動(dòng)機(jī)最小電流時(shí)的轉(zhuǎn)速為最佳轉(zhuǎn)速。該方法的應(yīng)用可提高產(chǎn)量5%~15%,相應(yīng)降低電耗5%~15%.隨著錘片的磨損、物料的變化，該最佳轉(zhuǎn)速點(diǎn)也要做相應(yīng)地調(diào)整。
其它方面如微粉碎機(jī)、微粉分級(jí)設(shè)備、液體添加設(shè)備、負(fù)壓吸風(fēng)除塵等都可以采用變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)改變其最佳運(yùn)行參數(shù)。
變頻調(diào)速技術(shù)在飼料行業(yè)的應(yīng)用尚不普遍，有些機(jī)械是否需要采用變頻器控制，有些機(jī)械的變頻調(diào)速技術(shù)性能參數(shù)是否合適，還需經(jīng)過(guò)大量的生產(chǎn)試驗(yàn)確定。
4 變頻器的使用要點(diǎn)
4.1 變頻器在改變頻率的同時(shí)電壓也同時(shí)改變。因此電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)改變，在與電動(dòng)機(jī)匹配時(shí)要考慮其工況。
4.2 正確使用變頻器，必須認(rèn)真注意散熱問(wèn)題。變頻器的故障率隨溫度升高而呈指數(shù)的上升，使用壽命隨溫度升高而呈指數(shù)的下降，環(huán)境溫度升高10 ℃，變頻器使用壽命顯著降低，變頻器的發(fā)熱量一般為50~60 W/kW.
4.3 變頻器的安裝環(huán)境要求保持干燥、無(wú)腐蝕性氣體和粉塵，并避免強(qiáng)烈振動(dòng)。
4.4 變頻器的電源要求穩(wěn)定，避免因電源故障造成變頻器的損壞。
4.5 變頻器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高次諧波，對(duì)其它設(shè)備有影響，要采取一些屏蔽和隔離措施。
4.6 變頻器在低速時(shí)的某一頻率點(diǎn)會(huì)引起機(jī)器的共振，可以通過(guò)設(shè)定跳躍頻率點(diǎn)和寬度來(lái)避免。
5 小結(jié)
變頻器的核心技術(shù)為發(fā)達(dá)國(guó)家掌握，進(jìn)口變頻器價(jià)格很高。國(guó)內(nèi)一些高技術(shù)電器設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家通過(guò)引進(jìn)并消化吸收，已能研制和生產(chǎn)性能良好的變頻器，價(jià)格只有進(jìn)口的1/3~1/2.
目前，變頻器的價(jià)格與普通控制電器和保護(hù)電器相比仍然較高，技術(shù)改造需要大量資金。需要相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行安裝調(diào)試和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)。但通過(guò)變頻調(diào)速以適應(yīng)不同工況的需要，提高產(chǎn)量和加工質(zhì)量，降低電耗，節(jié)省的費(fèi)用，經(jīng)過(guò)1~2年就可收回技術(shù)改造投資，并且增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。變頻器是一種成熟的技術(shù)設(shè)備，是飼料廠(chǎng)節(jié)能改造的理想設(shè)備，具有很高的推廣價(jià)值，廣大飼料企業(yè)應(yīng)提高認(rèn)識(shí)，重視技術(shù)引進(jìn)工作，加快變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用。在應(yīng)用中，要合理選型，正確安裝，做好變頻器的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試，以取得良好的使用。
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變頻調(diào)速器的常見(jiàn)故障分析和預(yù)防措施:由于使用方法不正確或設(shè)置環(huán)境不合理，將容易造成變頻器誤動(dòng)作及發(fā)生故障，或者無(wú)法滿(mǎn)足預(yù)期的運(yùn)行效果，為防患于未然，事先對(duì)故障原因進(jìn)行認(rèn)真分析顯得尤為重要。圖1所示為變頻器硬件回路框圖。
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