1  引言
    把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。近幾年，隨著資源性產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，選礦行業(yè)進(jìn)行擴(kuò)建和改造特別多，隨之，變頻器在選礦生產(chǎn)中也得到了廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速技術(shù)是集自動(dòng)控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù)于一體的高科技技術(shù)，自80年代通用變頻器進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái)，在短短的十幾年時(shí)間里得到了非常廣泛的應(yīng)用。目前，通用變頻器以其智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的青睞。它以很好的調(diào)速性能、節(jié)能顯著等特點(diǎn)，在各行各業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。

2  變頻器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)
    由于變頻啟動(dòng)采用軟啟動(dòng)，可以減少設(shè)備和電機(jī)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備和電機(jī)的使用壽命。具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，變頻器比較大的優(yōu)點(diǎn)的是節(jié)能、節(jié)電。對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵而言，采用變頻調(diào)速方法節(jié)電的原理，是基于流量、壓力、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。這些關(guān)系是：流量∝轉(zhuǎn)速，壓力∝轉(zhuǎn)矩∝轉(zhuǎn)速的平方，功率∝轉(zhuǎn)速的三次方。
    即:風(fēng)機(jī)或水泵流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比,壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比,而軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。
    Q2=Q1×n2/n1
    H2=H1×(n2/n1)2
    P2=P1×(n2/n1)3
    上述公式中Q1、H1、P1分別代表n1時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、壓力（揚(yáng)程）、功率，Q2、H2、P2分別代表n2時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、壓力（揚(yáng)程）、功率。
    例如：當(dāng)流量需求減少一半時(shí)，如通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器，則理論上講，僅需額定功率的12.5%,即可節(jié)約87.5%的能量，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到80%時(shí)，而軸功率降到額定功率的(80%)3≈51%。由此可見(jiàn)，當(dāng)通過(guò)降低轉(zhuǎn)速以減少流量來(lái)達(dá)到節(jié)流目的時(shí)，所消耗的功率將降低很多。
    通過(guò)應(yīng)用變頻器可以提高經(jīng)濟(jì)效益，但隨之也帶來(lái)了一些問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)的供電和用電設(shè)備會(huì)對(duì)變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波也會(huì)干擾周?chē)O(shè)備的運(yùn)行。這些方面在我們使用過(guò)程中值得注意。

3  變頻器的實(shí)際應(yīng)用
    在選礦領(lǐng)域主要應(yīng)用在球磨機(jī)給礦電機(jī)和礦漿池泵電機(jī)的變頻控制。球磨機(jī)給礦方面無(wú)論采用擺式給礦、圓盤(pán)給礦、槽式給礦機(jī)或者皮帶拖料給礦，電機(jī)的功率一般都用的比較小，多在20kW以下。而在礦漿池給礦泵電機(jī)選用功率從幾十千瓦到二三百千瓦不等。下面以本鋼某選礦廠自動(dòng)化項(xiàng)目中應(yīng)用變頻器為例來(lái)介紹選擇變頻器的注意事項(xiàng)。此現(xiàn)場(chǎng)球磨機(jī)給礦采用的擺式給礦，電機(jī)為380V,5.5kW六級(jí)電機(jī)，采用變頻器來(lái)調(diào)整擺式給礦電機(jī)速度從而控制球磨機(jī)的給料。還有一次旋流器給礦的渣漿泵，電機(jī)為380V，75kW電機(jī)。
3.1 變頻器的選型
    （1）選用電壓、功率適合此現(xiàn)場(chǎng)的變頻器
    目前市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)或者進(jìn)口的變頻器品牌非常多，關(guān)于選擇什么品牌的變頻器本文不做推薦。在此現(xiàn)場(chǎng)選用ABB的ACS800系列變頻器，變頻器的電壓等級(jí)方面一般分為200V級(jí)和400V級(jí)的兩種。由于此電機(jī)都為380V，50Hz三相異步電動(dòng)機(jī)，所以我們選用變頻器的電壓等級(jí)為400V級(jí)的。
    容量的選擇在變頻器選型中是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)給定頻率高,但實(shí)際頻率調(diào)不上去、變頻器跳閘頻繁的現(xiàn)象,這就是變頻器容量選擇偏小、運(yùn)行電流大于變頻器額定電流,變頻器過(guò)流跳停。但是容量選擇過(guò)大又會(huì)造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi),在實(shí)際選用中有二個(gè)經(jīng)驗(yàn)方法,一是對(duì)于小功率電機(jī),所選擇變頻器功率要高一個(gè)功率級(jí)別;二是選擇變頻器的額定電流為控制電機(jī)額定電流的1.1～1.5倍。依據(jù)上面敘述,對(duì)于5.5kW電機(jī)選用７.5kW變頻器,而對(duì)于75kW電機(jī)選用９0kW的變頻器。
    （2）根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇變頻器
    由于生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉(zhuǎn)矩特性是復(fù)雜的，但變頻器大體分為三種類型:恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載和恒功率負(fù)載。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)矩均保持恒定。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又分為摩擦類負(fù)載和位能式負(fù)載。摩擦類負(fù)載的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的100%左右，所以變頻器應(yīng)選擇那些具有恒定轉(zhuǎn)矩特性,并且起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩都比較大，過(guò)載時(shí)間長(zhǎng)和過(guò)載能力大的變頻器。
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在此項(xiàng)目中，球磨機(jī)給礦由于所給物料為固體礦石，選用恒轉(zhuǎn)矩類型變頻器，而對(duì)于礦漿池泵電機(jī)由于礦漿為固體顆粒液體，在選擇時(shí)候千萬(wàn)不要選擇風(fēng)機(jī)泵類，一般也要選擇恒轉(zhuǎn)矩類變頻器，這點(diǎn)在選擇變頻器的時(shí)候是非常關(guān)鍵的因素。
3.2 變頻器的安裝
    由于變頻器集成度高，整體結(jié)構(gòu)緊湊，自身散熱量較大，因此對(duì)安裝環(huán)境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。在此現(xiàn)場(chǎng)，環(huán)境比較差、灰塵多、濕度大，經(jīng)常還有礦漿的濺冒，所以除非特殊情況一般要求變頻器不放置在現(xiàn)場(chǎng)、而要放置在條件相應(yīng)比較好的低壓配電室或者操作室，這要考慮干擾和散熱問(wèn)題。對(duì)于干擾問(wèn)題下面詳細(xì)敘述，而對(duì)于散熱問(wèn)題，筆者采用以下方法: 
    （1）采用風(fēng)扇散熱:一般變頻器的內(nèi)裝風(fēng)扇可將變頻器內(nèi)部散熱帶走，若風(fēng)扇不能正常工作，應(yīng)立即停止變頻器運(yùn)行。另外，在變頻柜頂部留有排氣扇，在控制回路設(shè)計(jì)中保證變頻器開(kāi)始運(yùn)行，風(fēng)扇同時(shí)運(yùn)行。 
    （2）降低安裝環(huán)境溫度:由于變頻器是電子裝置，內(nèi)含電子元器件、電解電容等，所以溫度對(duì)其壽命影響比較大。通用變頻器的環(huán)境運(yùn)行溫度一般要求-10℃～＋40℃，如果能夠采取措施盡可能降低變頻器運(yùn)行溫度，那么變頻器的使用壽命就延長(zhǎng)，性能也比較穩(wěn)定。有條件的話可以建造單獨(dú)的變頻器低壓間，內(nèi)部安裝空調(diào)，保持低壓間溫度在+15℃～+20℃之間。但是，一般現(xiàn)場(chǎng)都是將變頻柜放置在不設(shè)計(jì)空調(diào)的低壓配電室，所以這就要求變頻器的安裝空間要滿足變頻器使用說(shuō)明書(shū)的要求。在一些現(xiàn)場(chǎng)也看到把變頻器的外殼拿掉，這也是散熱的一種辦法。但是有安全的隱患，不推薦用戶這么做。

4  變頻器的干擾抑制
    變頻器的干擾主要是諧波干擾，解決傳導(dǎo)干擾主要是在電路中把傳導(dǎo)的高頻電流濾掉或者隔離，常用方法有:
    4.1 變頻器的干擾抑制的常用方法
    （1）變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流的流通路徑；
    （2）在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器，濾波器的組成必須是LC型，吸收諧波和增大電源或負(fù)載的阻抗，達(dá)到抑制諧波的目的；
    （3）電動(dòng)機(jī)和變頻器之間電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)或用鎧裝電纜，并與其他弱電信號(hào)在不同的電纜溝內(nèi)分別敷設(shè)，避免輻射干擾；
    （4）信號(hào)線采用屏蔽線，且布線時(shí)與變頻器主回路控制線錯(cuò)開(kāi)一定距離（至少20cm以上），切斷輻射干擾；
    （5）變頻器使用專用接地線，且用粗短線接地，鄰近其他電器設(shè)備的地線必須與變頻器配線分開(kāi)，這樣能有效抑制電流諧波對(duì)鄰近設(shè)備的輻射干擾。
4.2 變頻器的接地和電抗器設(shè)計(jì)
    變頻器的接地可以在很大程度上抑制干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。但是假如接地不良，反而會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾。變頻器的接地方式有多點(diǎn)接地、一點(diǎn)接地及經(jīng)母線接地等幾種形式。 
    單點(diǎn)接地指在一個(gè)電路或裝置中，只有一個(gè)物理點(diǎn)定義為接地點(diǎn)，在低頻下的性能好；多點(diǎn)接地是指裝置中的各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它比較近的接地點(diǎn)，在高頻下的性能好；混合接地是根據(jù)信號(hào)頻率和接地線長(zhǎng)度，系統(tǒng)采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地共用的方式。變頻器本身有專用接地端子PE端，從安全和降低噪聲的需要出發(fā)，必須接地。既不能將地線接在電器設(shè)備的外殼上，也不能接在零線上?？捎幂^粗的短線一端接到接地端子PE端，另一端與接地極相連，接地電阻取值<100Ω，接地線盡可能短，并注意合理選擇接地極的位置。
    另外，為改善變頻器輸出電流，減少電動(dòng)機(jī)噪聲，必須要考慮變頻器離受控電機(jī)之間的距離問(wèn)題，一般變頻器要求超過(guò)８0m就要在變頻器的輸出端加裝電抗器，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中一般是超過(guò)50m線路上就設(shè)計(jì)電抗器；而對(duì)于電抗器的選擇一般選擇國(guó)產(chǎn)的產(chǎn)品就可以。

5 結(jié)束語(yǔ)
    通過(guò)以上方法，所選擇的變頻器已經(jīng)在本鋼應(yīng)用接近一年。變頻器一直運(yùn)行穩(wěn)定。特別旋流器給礦渣漿泵變頻器解決了以前泵池經(jīng)常抽空的問(wèn)題，對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)發(fā)揮著很大的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變頻器不但會(huì)在選礦行業(yè)而且會(huì)在其它各個(gè)行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，用戶會(huì)對(duì)變頻器應(yīng)用提出更高的要求，同時(shí)變頻器也會(huì)適應(yīng)用戶要求的取得更快的發(fā)展。
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