因材施变用变频Word下载.docx
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(低频运行仅用于调试)
决定转矩提升量:
UC%=0.1ξ=8%(#16.0)。
4.加、减速时间
图5-7 加、减速时间的预置
a)加速时间 b)主电路接线 c)减速时间
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
∵ 带式输煤机并不经常起动和停机,加、减速时间不影响生产率。
∴ 加、减速时间的预置以变频器不跳闸为原则。
图5-8 富士变频器的过载保护
a)动作电流与输出频率的关系 b)反时限曲线
∵ 是通用电动机, ∴ F10=1。
∵ 电动机容量较小, ∴ F12=3。
5.保护功能
功能码
功能含义
数据码
数 据 码 含 义
F10
电子热继电器1
1
适用于通用电动机
2
适用于变频专用电动机
F11
动作电流设定值(IF)
75%
电动机的电流取用比
F12
发热时间常数
3min
IM/IF=150%时的动作时间
表中IF=
=
=0.75
变频器怎样对付溜钩?
5.2 提升机的变频调速
5.2.1 重力负载及其特点
1.重力负载的四象限运行
(1)重物上升
图5-10重物上升时的工作点
a)重载上升 b)工作点
稳态上升运行:
工作点在第Ⅰ象限。
频率减小的过渡过程:
工作点跳转到第Ⅱ象限,又转移到第Ⅰ象限。
图5-11空钩下降时的工作点
a)空钩下降 b)工作点
―――――――――――――――――――――――――――――――――
轻载稳态下降运行:
工作点在第Ⅲ象限。
工作点跳转到第Ⅳ象限,又转移到第Ⅲ象限。
(2)空钩(包括轻载)下降
图5-12重载下降时的工作点
a)重载下降 b)工作点
重载下降稳态运行:
工作点在第Ⅳ象限。
(3)重载下降
2.变频器选型
(1)型号
∵ 具有四象限运行特点。
∴ 采用无反馈矢量控制方式,选用三菱FR-540A系列变频器。
(2)容量
∵PMN=11kW;
IMN=24.6A
∴ 选SN=23.6kVA(15kW);
IN=31A
5.2.2 变频调速特点
1.电动机和变频器接法
图5-13 电动机和变频器接法
绕线转子异步电动机:
转子绕组短接,电刷举起或取消。
2.功能预置
功能名称
数据码含义
Pr.3
基底频率
50Hz
即基本频率
Pr.4
高速频率设定
由RH端子控制
Pr.5
中速频率设定
30Hz
由RM端子控制
Pr.6
低速频率设定
10Hz
由RL端子控制
Pr.7
加速时间
5s
Pr.8
减速时间
Pr.19
基底频率电压
380V
3.电动机参数的自测定
预置相关功能
Pr.80
电动机容量
11kW
预置了这两个功能,就选择了矢量控制方式
Pr.81
电动机的磁极数
6
Pr.71
适用电动机
3
非三菱标准电动机
Pr.9
电子过载保护
28A
作用相当于电流取用比
Pr.83
电动机额定电压
Pr.84
电动机额定频率
Pr.95
自动调整设定/状态
电动机不旋转自动测量
图5-14 自动测量
a)编程模式 b)运行模式 c)外接端子控制
(1)变频器通电
(2)变换模式:
变频器从编程模式切换成运行模式。
(3)“起动”电动机:
在运行状态下,维持约25s,至显示屏显示“3”或“103”时,自动测量结束。
5.2.3 起升装置的防溜钩
图5-15 电磁制动器的接法
a)工频运行时 b)变频运行时
注意:
KM2断开时,MB仍有续流电流。
1.电磁制动器的接法
图5-16 提升机变频控制电路
a)控制电路 b)操作板
RUN端子:
RUN“ON”→X12“ON”→Y11“ON”→KMB得电。
MRS端子:
SQ“ON”→X11“ON”→Y7“ON”→MRS“ON”
2.提升机变频控制电路
图5-17 变频器控制的防溜钩
运行:
从起动频率上升到开启频率(fSD)。
同时,测量电动机运行电流
→确认电流足够(tSC)时→电磁铁通电,制动器开始松开
→延时“松开时间(tSD)”→频率上升至运行频率(fX)。
停止:
频率下降到制动器断电频率(fBS)→电磁铁断电
→频率下降到开启频率(fSD)→制动器开始抱紧
→延时“抱紧时间(tBB)”→频率下降至0。
3.变频运行时防溜钩的方法
Pr.60
程序制动模式
8
程序制动模式有效,
制动器无动作完成信号
Pr.13
启动频率
1Hz
图中之fS
Pr.190
RUN端子功能
20
电磁制动器通电指令
Pr.278
制动开启频率
3Hz
图中之fSD
Pr.279
制动开启电流
110%
图中之IBS(110%电动机额定电流)
Pr.280
开启电流检测时间
0.3s
图中之tSC(发出制动器通电信号)
Pr.281
制动器松开完成时间
图中之tSD(输出频率开始上升)
Pr.282
制动操作频率
6Hz
图中之fBS(电磁制动器断电)
Pr.283
制动器抱紧完成时间
图中之tBB(输出频率下降至0Hz)
休 息 15 分 钟
图5-19 卷绕机械示意图
基本要求:
张力不变,线速度恒定。
勿用拳头捶蚂蚁!
5.3 卷绕机械的变频调速
5.3.1 卷绕机械的特点
1.机械特性
图5-20恒功率负载及其特性
a)卷径很小时 b)卷径增大时 c)卷径最大时
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
(1)F=C,v=C → PL=F·
v=C,具有恒功率性质。
(2)TL=F·
r∝r nL=v/2πr∝1/r,卷径越大,转矩越大,转速越慢。
5.3.2 卷绕机械变频调速的要害
图5-21 额频以下带卷绕机
TMN≥TLmax nMN≥nLmax ► PMN0≥TLmax·
nLmax/9550
1.主要矛盾
2.解决方法
图5-22 提高频率带卷绕机
a)最高频率为100Hz b)最高频率为150Hz c)最高频率为180Hz
fmax=100Hz → PMN
(1)≥PMN0/2;
fmax=150Hz → PMN
(2)≥PMN0/3;
fmax=180Hz → PMN(3)≥PMN0/3.6。
5.3.3 卷绕机械变频调速要点
1.闭环控制
(1)选型与控制电路
图5-23 卷绕的闭环控制
目标信号通道:
AI1(跳线选择:
电压信号)。
反馈信号通道:
AI2(跳线选择:
电流信号)。
紧急停机按钮:
用于被卷物断裂或其他故障时。
选森兰SB70系列:
6.4kVA,9.7A,配用4kW电动机
图5-24 森兰变频器基本功能
a)电压与频率 b)有效转矩线
转矩提升量:
∵ 起动时负载很轻 ∴ 转矩提升不宜过大。
转矩提升截止点:
∵ 最大的负载转矩只发生在卷径最大时
∴ 截止点可以尽量地接近实际运行的最低频率。
(2)基本功能预置
2.转矩控制
图5-25 卷绕的转矩控制
a)控制系统示意图 b)转矩与转速
转矩控制:
给定信号控制的是电动机的电磁转矩,而不是转速。
转矩控制可以通过外接端子和转速控制切换。
自锁控制:
∵只需正转, ∴S5处不必接线,但须预置为“三线控制”。
选用安川CIMR-G7S系列变频器
5.4 车床的变频调速
5.4.1 车床的外形与特性
1.主要特点
图5-26 车床的外形与特性
a)车床外形 b)车床的机械特性
低速段:
为恒转矩特性。
高速段:
受刀具强度和床身强度的限制,只能恒功率切削。
2.实例
某意大利产SAG型精密车床,基本数据:
如下:
(1)主轴转速:
75、120、200、300、500、800、1200、2000r/min;
(2)电动机额定数据:
2.2kW,5A,1420r/min。
(3)车床的计算转速:
nD=300r/min
即:
nL≤300r/min为恒转矩区;
nL≥500r/min为恒功率区。
(4)各档转速下的负载转矩
负载的实际功率按2kW计算,则各档转速下的负载转矩如表所示。
各档转速下的负载转矩
档次
4
5
7
转速(r/min)
75
120
200
300
500
800
1200
2000
转矩(N·
m)
64
38
24
16
9.5
(5)电动机额定转矩
nMN=
=14.6N·
m
3.拖动系统的折算
为了便于在电动机的有效转矩和负载的机械特性之间进行比较,把电动机轴上的转矩和转速都折算到负载轴上。
折算公式如下:
(1)转速的折算
[nM’]=
=nL
(2)转矩的折算
[TM’]=TM·
λ
5.4.2 两挡传动比方案
1.低速挡的传动比
∵ 50Hz(1420r/min)与300r/min对应
∴ λL≥
=4.73
取λL=5
恒转矩转速范围:
nL=0~300r/min,对应fX=0~50Hz;
恒功率转速范围:
nL=300~600r/min,对应fX=50~100Hz。
2.高速挡的传动比
∵ 50Hz(1420r/min)与1000r/min对应
∴ λH≥
=1.42
取λH=1.5
nL=0~1000r/min,对应fX=0~50Hz;
nL=1000~2000r/min,对应fX=50~100Hz。
3.有效转矩线
图5-27 两挡传动比方案
低速挡:
λL=5→相当于把电动机的转矩放大了5倍。
高速挡:
λH=1.5→相当于把电动机的转矩只放大了1.5倍。
5.5 风机、水泵的变频调速
图5-28 二次方律负载的特性
a)机械特性 b)功率特性
转矩特点:
TL=T0+KT·
nL2
功率特点:
PL=P0+KP·
nL3
风水这边独好!
5.5.1 风机、水泵的机械特性
5.5.2 实例
1.鼓风机实例
某加热炉鼓风机:
55kW、980r/min、104.9A。
工频运行电流是96A。
(1)变频器的型号选AB400系列变频器。
(2)变频器的容量鼓风机一般不会过载,故变频器的容量与电动机相同即可。
今选:
AB22C-D105A103型变频器,其额定数据是:
89kVA、105A、配用55kW电动机。
3.变频调速方案
图5-29 鼓风机的变频调速
设计基本控制电路。
决定各控制端子的功能,并进行预置。
图5-30 A-B变频器的转矩提升功能
a)U∕f线的类型 b) c)转矩提升量
转矩提升:
在25Hz(50%fBA)时的转折电压预置为30%UN(114V),
起动时电压补偿1%UN(3.8V),如曲线③。
转差补偿:
满负荷时补偿1Hz,如曲线②。
4.转矩提升和转差补偿功能的预置
5.最高频率和起动前直流制动功能
图5-31 风机的最高频率和起动
最高频率:
fmax≯fN。
当超过fN时,负载转矩按平方规律增加,而电动机的电磁转矩反而减小,电动机将严重过载。
起动前的直流制动:
防止在起动时,风机处于反转状态。
6.加、减速时间
图5-32 加、减速时间与方式
加速时间:
预置为30s。
减速时间:
因风机的惯性很大,故预置为60s。
5.5.3 水泵变频调速实例
1.大楼的恒压供水
某大楼的供水系统:
实际扬程HA=30m,要求供水压力保持在0.5MPa,压力变送器的量程是0~1MPa。
采用一主二辅供水系统。
主泵电动机:
22kW、42.5A、1470r/min,由变频器控制。
配用变频器:
配用西门子MM430系列变频器,29kVA(适配电动机为22kW),45A。
辅泵电动机:
5.5kW、11.6A、1440r/min,直接接到工频电源上。
图5-33 恒压供水系统的接线
主泵:
变频调速且PID调节
(1)目标信号:
由电位器RP给定。
(2)反馈信号:
由压力传感器SP测出。
辅泵:
由接触器KM1、KM2控制,KM1、KM2又接受变频器的控制。
2.供水系统的构成
图5-34 西门子的转矩提升功能
选择U∕f线类型,选二次方律类型。
决定转矩提升量。
3.转矩提升功能的预置
图5-35 加、减速时间与方式
斜坡上升时间:
即加速时间。
斜坡上升结束段园弧时间:
随着转速上升,阻转矩迅速增大,所需延缓的加速时间。
斜坡下降时间:
即减速时间。
斜坡下降起始段园弧时间:
开始减速时,转速很高,惯性很大,所需延缓的减速时间。
图5-36 一主二辅加、减泵控制
a)加泵控制 b)减泵控制
加泵条件:
(1)已经是上限频率;
(2)PID的干与信号仍为“+”。
加泵过程:
经确认后,先将频率下降至控制频率,再加泵。
减泵条件:
(1)已经是下限频率;
(2)PID的干与信号仍为“-”。
减泵过程:
经确认后,先将频率上升至控制频率,再减泵。
5.加、减泵控制要点
图5-37 睡眠与唤醒控制
睡眠条件:
睡眠过程:
经确认后,变频器将频率下降至0,但仍处于工作状态。
唤醒条件:
当PID运算结果上升至唤醒值时,变频器将起动电动机,主泵开始工作。
6.睡眠与唤醒控制
5.6 变频调速的经济效益
5.6.1 减小工频运行的浪费
图5-38 工频运行浪费实例
a)空压机泄载 b)水泵回流
空压机在储气罐压力太高时,通过泄载阀排掉部分空气,形成浪费。
供水水泵在锅炉内水位太高时,通过回流阀回流,形成浪费。
1.工频运行浪费实例
2.降低转速可以节能
图5-39 降低转速可以节能
a)恒转矩负载的减速运行 b)二次方律负载的减速运行
恒转矩负载:
消耗功率与转速成正比。
二次方律负载:
消耗功率与转速的三次方成正比。
5.6.2 提高拖动系统的效率
图5-40 水泵的效率
a)供水系统模型 b)水泵的效率曲线
通过调节阀门开度来调节流量时,小流量时效率很低。
通过变频调速来调节流量时,水泵始终在最高效率下运行。
1.提高水泵的效率
2.提高电动机的效率
图5-40 解决大马拉小车的基本途径
a)大马拉小车的电流矢量 b)降压后的电流矢量
大马拉小车:
负荷很轻时,磁路容易饱和,导致定子电流增大。
降低电压:
磁路脱离饱和,励磁电流减小,定子电流也减小。
3.低频轻载的降压措施(减小输入功率的措施)
图5-41 低频轻载的降压措施
a)风机低频运行 b)降压措施 c)降压后效果
风机水泵的低频运行:
即使转矩不提升,仍处于大马拉小车的状态。
节能措施:
进行电压的负补偿,选择二次方律U/f线。
4.额频轻载的降压措施(减小输入功率的措施)
图5-42 额频轻载的降压措施
a)额频轻载运行 b)降压措施 c)降压效果
适当加大基本频率,可以降低在50Hz时对应的电压。
图5-43 低频重载运行的节能措施
a)重载低频运行 b)加大传动比 c)加大基本频率
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
上限频率过低:
电动机的有效功率减小,从功率上看,拖动系统处于大马拉小车的状态。
加大传动比:
使电动机的上限频率等于或接近于额定频率,则可以使功率的大马拉小车转化为转矩的大马拉小车,再通过加大基本频率,降低额定频率时的电压,实现节能。
5.低频重载运行的降压措施(减小输入功率的措施)
5.6.3 充分利用拖动系统释放的能量
图5-44 拖动系统在运行过程中的释放能量
a)减速时释放动能 b)重物下降时释放位能
减速过程中:
拖动系统的动能在减少。
重物下降过程中:
拖动系统的位能在减少。
1.拖动系统在运行过程中的释放能量
图5-45 多台变频器共母线
(1)不同状态的电动机可以能量互补。
(2)集中整流比分散整流节能8%~15%。
(3)可共用制动电阻和制动单元,结构合理,经济可靠。
2.多台变频器共母线
3.回馈单元
图5-46 接入电能回馈单元
a)能耗电路 b)回馈单元
回馈单元的功能:
可以把直流电路多余的电能逆变成交流电反馈给电网,而不是转化成热能消耗掉。
5.7 全面评价经济效益
5.7.1 故障减少的效益
5.7.2 设备寿命延长的效益
5.7.3 产品质量提高的效益
图5-49 浆纱机示意图
(1)浆纱机 变频调速可使各单元张力一致。
图5-50 无心磨床
a)观察火花 b)调节频率
(2)无心磨床 一面观察火花,一面调节频率,可提高光洁度。
5.7.4 意外惊喜带来的效益
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 材施变用 变频