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)進行擴建和改造特別多，隨之，變頻器在選礦生產(chǎn)中也得到了廣泛的應用。變頻調速技術是集自動控制、微電子、電力電子、通信等技術于一體的高科技技術，自80年代通用變頻器進入中國市場以來，在短短的十幾年時間里得到了非常廣泛的應用。目前，通用變頻器以其智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化等優(yōu)點越來越受到人們的青睞。它以很好的調速性能、節(jié)能顯著等特點，在各行各業(yè)中獲得了廣泛應用。

2  變頻器的應用優(yōu)點
    由于變頻啟動采用軟啟動，可以減少設備和電機的機械沖擊，延長設備和電機的使用壽命。具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性，保證了調節(jié)精度，減輕了工人的勞動強度，變頻器比較大的優(yōu)點的是節(jié)能、節(jié)電。對于風機、水泵而言，采用變頻調速方法節(jié)電的原理，是基于流量、壓力、轉速、轉矩之間的關系。這些關系是：流量∝轉速，壓力∝轉矩∝轉速的平方，功率∝轉速的三次方。
    即:風機或水泵流量與轉速的一次方成正比,壓力與轉速的二次方成正比,而軸功率與轉速的三次方成正比。
    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時的運轉速度、壓力（揚程）、功率，Q2、H2、P2分別代表n2時的運轉速度、壓力（揚程）、功率。
    例如：當流量需求減少一半時，如通過調節(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，當轉速降到80%時，而軸功率降到額定功率的(80%)3≈51%。由此可見，當通過降低轉速以減少流量來達到節(jié)流目的時，所消耗的功率將降低很多。
    通過應用變頻器可以提高經(jīng)濟效益，但隨之也帶來了一些問題，現(xiàn)場的供電和用電設備會對變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運行時產(chǎn)生的高次諧波也會干擾周圍設備的運行。這些方面在我們使用過程中值得注意。

3  變頻器的實際應用
    在選礦領域主要應用在球磨機給礦電機和礦漿池泵電機的變頻控制。球磨機給礦方面無論采用擺式給礦、圓盤給礦、槽式給礦機或者皮帶拖料給礦，電機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化項目中應用變頻器為例來介紹選擇變頻器的注意事項。此現(xiàn)場球磨機給礦采用的擺式給礦，電機為380V,5.5kW六級電機，采用變頻器來調整擺式給礦電機速度從而控制球磨機的給料。還有一次旋流器給礦的渣漿泵，電機為380V，75kW電機。
3.1 變頻器的選型
    （1）選用電壓、功率適合此現(xiàn)場的變頻器
    目前市場上國產(chǎn)或者進口的變頻器品牌非常多，關于選擇什么品牌的變頻器本文不做推薦。在此現(xiàn)場選用ABB的ACS800系列變頻器，變頻器的電壓等級方面一般分為200V級和400V級的兩種。由于此電機都為380V，50Hz三相異步電動機，所以我們選用變頻器的電壓等級為400V級的。
    容量的選擇在變頻器選型中是非常關鍵的一個環(huán)節(jié)。在實際運行中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)給定頻率高,但實際頻率調不上去、變頻器跳閘頻繁的現(xiàn)象,這就是變頻器容量選擇偏小、運行電流大于變頻器額定電流,變頻器過流跳停。但是容量選擇過大又會造成經(jīng)濟浪費,在實際選用中有二個經(jīng)驗方法,一是對于小功率電機,所選擇變頻器功率要高一個功率級別;二是選擇變頻器的額定電流為控制電機額定電流的1.1～1.5倍。依據(jù)上面敘述,對于5.5kW電機選用７.5kW變頻器,而對于75kW電機選用９0kW的變頻器。
    （2）根據(jù)被控設備的負載特性選擇變頻器
    由于生產(chǎn)機械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉矩特性是復雜的，但變頻器大體分為三種類型:恒轉矩負載、風機泵類負載和恒功率負載。恒轉矩負載是指負載轉矩與轉速無關，任何轉速下，轉矩均保持恒定。恒轉矩負載又分為摩擦類負載和位能式負載。摩擦類負載的起動轉矩一般要求額定轉矩的150%左右，制動轉矩一般要求額定轉矩的100%左右，所以變頻器應選擇那些具有恒定轉矩特性,并且起動和制動轉矩都比較大，過載時間長和過載能力大的變頻器。
在此項目中，球磨機給礦由于所給物料為固體礦石，選用恒轉矩類型變頻器，而對于礦漿池泵電機由于礦漿為固體顆粒液體，在選擇時候千萬不要選擇風機泵類，一般也要選擇恒轉矩類變頻器，這點在選擇變頻器的時候是非常關鍵的因素。
3.2 變頻器的安裝
    由于變頻器集成度高，整體結構緊湊，自身散熱量較大，因此對安裝環(huán)境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。在此現(xiàn)場，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、而要放置在條件相應比較好的低壓配電室或者操作室，這要考慮干擾和散熱問題。對于干擾問題下面詳細敘述，而對于散熱問題，筆者采用以下方法:
    （1）采用風扇散熱:一般變頻器的內(nèi)裝風扇可將變頻器內(nèi)部散熱帶走，若風扇不能正常工作，應立即停止變頻器運行。另外，在變頻柜頂部留有排氣扇，在控制回路設計中保證變頻器開始運行，風扇同時運行。
    （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，所以溫度對其壽命影響比較大。通用變頻器的環(huán)境運行溫度一般要求-10℃～＋40℃，如果能夠采取措施盡可能降低變頻器運行溫度，那么變頻器的使用壽命就延長，性能也比較穩(wěn)定。有條件的話可以建造單獨的變頻器低壓間，內(nèi)部安裝空調，保持低壓間溫度在+15℃～+20℃之間。但是，一般現(xiàn)場都是將變頻柜放置在不設計空調的低壓配電室，所以這就要求變頻器的安裝空間要滿足變頻器使用說明書的要求。在一些現(xiàn)場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，解決傳導干擾主要是在電路中把傳導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備的供電電源相互獨立，或在變頻器和其他用電設備的輸入側安裝隔離變壓器，切斷諧波電流的流通路徑；
    （2）在變頻器輸入側與輸出側串接合適的電抗器，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載的阻抗，達到抑制諧波的目的；
    （3）電動機和變頻器之間電纜應穿鋼管敷設或用鎧裝電纜，并與其他弱電信號在不同的電纜溝內(nèi)分別敷設，避免輻射干擾；
    （4）信號線采用屏蔽線，且布線時與變頻器主回路控制線錯開一定距離（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，鄰近其他電器設備的地線必須與變頻器配線分開，這樣能有效抑制電流諧波對鄰近設備的輻射干擾。
4.2 變頻器的接地和電抗器設計
    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，反而會對設備產(chǎn)生干擾。變頻器的接地方式有多點接地、一點接地及經(jīng)母線接地等幾種形式。
    單點接地指在一個電路或裝置中，只有一個物理點定義為接地點，在低頻下的性能好；多點接地是指裝置中的各個接地點都直接接到距它比較近的接地點，在高頻下的性能好；混合接地是根據(jù)信號頻率和接地線長度，系統(tǒng)采用單點接地和多點接地共用的方式。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備的外殼上，也不能接在零線上。可用較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，減少電動機噪聲，必須要考慮變頻器離受控電機之間的距離問題，一般變頻器要求超過８0m就要在變頻器的輸出端加裝電抗器，我們在設計中一般是超過50m線路上就設計電抗器；而對于電抗器的選擇一般選擇國產(chǎn)的產(chǎn)品就可以。