一．變頻器的選用

　　在水泥工廠的設(shè)計中，如風(fēng)機、水泵、篦冷機、選粉機、各種稱重設(shè)備及板式給料機等都已采用變頻調(diào)速，已收到良好的經(jīng)濟效益。但在使用過程中出現(xiàn)變頻器的功率與電機的功率不匹配或變頻器的負載特性與實際負載特性不匹配的情況。變頻器選大了造成浪費，選小了驅(qū)動不了設(shè)備。因此變頻器選型是關(guān)鍵。變頻器分恒功率型和恒轉(zhuǎn)矩型，對一般容量且無過載要求選用恒功率型。對于工藝有過載要求的必須選用恒轉(zhuǎn)矩型。

　　下面是變頻器的負載容量曲線：

圖1

　　曲線1同軸風(fēng)冷電機的連續(xù)負載容量曲線，過載100%。
　　曲線2曲線3有短時過載容量和峰值過載（起動轉(zhuǎn)矩自動提升）分別為110%和150%。
　　曲線4有短時過載容量和峰值過載200%。

　　電機選擇：一般情況下，應(yīng)該適當(dāng)選擇電機的額定轉(zhuǎn)速，以使得電機在運行速度范圍內(nèi)，輸出的負載容量盡可能地高。
　　一般電機功率與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為:      P=n*T/9550
　　P-為電機的功率(kW)
　　n-為電機的轉(zhuǎn)速(rpm)
　　T-為轉(zhuǎn)矩(Nm)

　　例題1：需要恒轉(zhuǎn)矩為20Nm,起動轉(zhuǎn)矩為30Nm,電壓為380V, nmax=1900rpm，nmin=600rpm,如何選用電機和變頻器。
　　第一步：從已知條件得出其起動轉(zhuǎn)矩不是很高，無短時過載容量要求，可按一般容量選擇變頻器。

　　第二步：選擇電機
　　電機為四極電機,頻率50Hz,電機的額定轉(zhuǎn)速為1500rpm
　　1. 連續(xù)負載轉(zhuǎn)矩為20Nm對應(yīng)的電機功率應(yīng)為:P=1900*20/9550=4.0KW
　　2.求臨界點上的電機轉(zhuǎn)矩
　　2.1起動時電機過載倍數(shù)為30/20=1.5
　　　負載容量極限曲線參考圖1中的曲線3，計算需要的電機轉(zhuǎn)矩為:
　　　30/1.5=20Nm
　　2.2 轉(zhuǎn)速為1900rpm時，連續(xù)負載容量極限參考圖1中的曲線1取80%，此時需要的電機轉(zhuǎn)矩為:
　　　20/0.8=25Nm
　　2.3 轉(zhuǎn)速為600rpm時，連續(xù)負載容量極限參考圖1中的曲線1取89%，此時需要的電機轉(zhuǎn)矩為:
　　　20/0.89=22.5Nm
　　電機需要的最大轉(zhuǎn)矩為25Nm，要求電機的功率為:
　　　P=1500*25/9550=3.9KW
　　工藝設(shè)計應(yīng)選擇功率為4.0KW的電機就滿足要求，電流約為9A。
　　變頻器的選擇：電氣應(yīng)選擇功率為5.5kW的變頻器就滿足要求。

　　例題2：電機需要恒轉(zhuǎn)矩為20Nm,起動轉(zhuǎn)矩為70Nm,電壓為380V, nmax=1900rpm，nmin=600rpm
　　第一步：從已知條件得出其起動轉(zhuǎn)矩很高，無短時過載容量要求，應(yīng)按重載運用選擇變頻器。

　　第二步：選擇電機
　　電機為四極電機,頻率50Hz,電機的額定轉(zhuǎn)速為1500rpm
　　1.與連續(xù)負載轉(zhuǎn)矩為20Nm對應(yīng)的電機功率應(yīng)為:P=1900*20/9550=4.0KW
　　2．求臨界點上的電機轉(zhuǎn)矩
　　2.1起動時電機過載倍數(shù)為70/20=3.5
　　　負載容量極限曲線參考圖1中的曲線4，負載容量限制200%，計算需要的電機轉(zhuǎn)矩為:
　　　70/2=35Nm
　　2.2 轉(zhuǎn)速為1900rpm時，連續(xù)負載容量極限參考圖1中的曲線1取80%，此時需要的電機轉(zhuǎn)矩為:
　　　20/0.8=25Nm
　　2.3 轉(zhuǎn)速為600rpm時，連續(xù)負載容量極限參考圖1中的曲線1取89%，此時需要的電機轉(zhuǎn)矩為:
　　　20/0.89=22.5Nm
　　電機需要的最大轉(zhuǎn)矩為35Nm，要求電機的功率為:
　　　P=1500*35/9550=5.5KW
　　工藝設(shè)計選擇5.5KW的電機。

　　變頻器的選擇：電氣應(yīng)選擇功率為7.5kW的變頻器就滿足要求。

　　水泥生產(chǎn)使用的原料本身的比重大，加在輸送設(shè)備上的重量也大，如板喂機，輸送皮帶等的調(diào)速變頻器必須選用同功率的恒轉(zhuǎn)矩變頻器。

　　目前板式喂料機由于各種原因經(jīng)常運行在低頻率狀況，在磁點范圍內(nèi)變頻器輸出的電壓不能增加，其負載容量減少，電機發(fā)熱。這就要求電機一定要選用專用的變頻電機。由于一般的交流電機其冷卻風(fēng)機的速度與電機同步，電機的頻率低，其速度也低, 冷卻風(fēng)機的速度也低，電機因得不到良好的通風(fēng)冷卻，而被燒毀，這就要求電機一定要選用專用的變頻電機。 

　　二．調(diào)試中應(yīng)注意的問題

　　變頻器的調(diào)試，首先必須確認變頻器的輸入電源的相數(shù)和額定電壓，是否將變頻器的輸入和輸出搞反，其輸出端不能接交流電源。以上兩點都容易損壞變頻器。其次，上電之后應(yīng)根據(jù)電機的名牌參數(shù)修改變頻器相應(yīng)的菜單參數(shù)，如電機的額定功率、頻率、電壓及電流等參數(shù)。關(guān)鍵是修改轉(zhuǎn)矩提升方式和加/減速時間值，加速過快或減速過快，電動機的再生電流就會增加，使主回路上的直流電壓達到過電壓的檢測值，保護動作或調(diào)速失控，嚴重情況會損壞設(shè)備。一般地電機功率越大，加/減速時間應(yīng)相應(yīng)地增加。如石家莊鹿泉水泥廠（2500t/d）生料磨選粉機電機功率為185Kw，變頻器選用富士變頻器控制器。調(diào)試過程中變頻器加/減速時間設(shè)置為100s時，中控一給速度變頻器就檢測到過電壓而跳閘。加/減速時間設(shè)置為100s時，轉(zhuǎn)速只能提到450rpm左右。最后將加/減速時間設(shè)置為300s才滿足要求。

　　三．設(shè)計中應(yīng)注意的問題

　　1．變頻器是一種重要的節(jié)能電氣設(shè)備，應(yīng)加大推廣力度。設(shè)計中應(yīng)盡量多地使用變頻裝置去調(diào)電機的轉(zhuǎn)速，從而達到對風(fēng)量和流量控制的目的。目前水泥工廠對風(fēng)量和流量的控制還使用調(diào)節(jié)閥門進行控制，電能浪費大，調(diào)節(jié)精度差。閥門易損壞，影響生產(chǎn)。如采用變頻器去控制電機的轉(zhuǎn)速達到控制風(fēng)量和流量的目的，消除了閥門阻力，降低了負荷電流，不但節(jié)約了電能，還對電機可以實現(xiàn)軟起動，對電機和電網(wǎng)不會產(chǎn)生大的沖擊電流，延緩了電機的使用壽命。一些水泥廠已對篦冷機風(fēng)機進行了電氣改造，一次性投資雖有所增加，但其節(jié)約的電能當(dāng)年就能收回投資。 

　　2．變頻器也是水泥廠最主要的諧波污染源，其硬件電流和電壓的急劇變化使電力電子器件承受大的電應(yīng)力，并給其它的電氣設(shè)備造成嚴重的電磁干擾。如生料粉磨車間選粉機起動后，一些模擬信號就不正常，甚至一些電控設(shè)備的控制板也被燒壞。

　　設(shè)計時，變頻器輸入側(cè)必須加電抗器，衰減供電回路中的諧波成分，改善進線電流波形，對保護整流二極管和減少變頻器的電磁輻射都很關(guān)鍵。

　　對變頻電機應(yīng)采用專用變頻電纜且電纜兩端都應(yīng)接地。敷設(shè)時變頻電纜不能與其它電纜長距離平行走線，最好與其它線成垂直角度，且長度應(yīng)盡可能地短，以減少電磁輻射和容性電流及變頻器輸出電壓的快速變化產(chǎn)生的電磁干擾。另外，隨著現(xiàn)場總線技術(shù)在變頻器中的運用，其數(shù)字信號和模擬信號通過總線直接與上位機以從/主關(guān)系進行通訊，變頻柜內(nèi)的接線簡化也節(jié)約了設(shè)備成套成本，安裝接線也特別簡單。設(shè)計時，還可以將變頻器以墻掛箱的形式安裝于現(xiàn)場，這就大大縮短了變頻器與電機之間的距離，節(jié)約了電纜，還減少了對周圍其它電氣設(shè)備的干擾。

　　總之，目前變頻器的種類很多，但控制原理基本相同，均為交流-直流-交流方式，其缺點是輸入的功率因數(shù)低，諧波電流大，直流回路需要大的儲能電容，且不能進行四象限運行?？茖W(xué)家們正在試驗交流-交流變頻，省去了中間的直流環(huán)節(jié)，功率因數(shù)提高, 并能進行四象限運行。目前該技術(shù)尚未成熟，但代表著變頻器的發(fā)展方向，一旦有所突破，變頻器在水泥廠的運用會更加廣泛。