變頻器實際工程應用案例.

1、變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 變頻器原理應用維修變頻器原理應用維修 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 變頻器原理應用維修變頻器原理應用維修 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.1 變頻器PID應用 變頻器PID應用主要應用在過程控制中，如恒 壓供水控制、恒壓供氣控制、恒溫控制等。變 頻器控制什么量，就由傳感器將什么量轉化為 電信號，這個電信號和給定信號在變頻器內(nèi)進 行比較，比較的差值控制變頻器的輸出頻率， 來控制電動機的轉速，使變頻器的控制量保持 恒定。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.1.1

2、富士G11S變頻器參數(shù)設置 富士G11S變頻器，拖動7Kw電動機，為壓力罐充氣，PID控制，壓 力表量程1MPa,輸出電流420mA,要求罐中壓力0.6MPa,請選擇參 數(shù)。 解：電路連接如圖。 壓力變送器 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 需要解決的問題： 1.1.反饋端子的確定； 2.目標信號給定端子的確定； 3.目標信號的給定值為多少； 4.PID控制端子的確定； 5.P、I、D參數(shù)的選取。 上述5項都要通過變頻器的功能碼進行預置。 下面根據(jù)流程圖從編碼表中查找具體參數(shù)；不明確的 地方參考參數(shù)的解釋說明。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三

3、章：變頻器工程應用 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 富士G11S變頻器PID控制參數(shù)： 1.1.目標量 目標量在設置時大小等于反饋量。目標量在設置時大小等于反饋量。 在本控制中，反饋量為：壓力表的量程為在本控制中，反饋量為：壓力表的量程為1MPa1MPa， 控制壓力為控制壓力為0.6MPa0.6MPa，為壓力表總量程的，為壓力表總量程的60%60%， 其輸出信號也為總輸出信號的其輸出信號也為總輸出信號的60%60%，(4+(4+（20-420-4） x60%=13.6mA)x60%=13.6mA)。目標量輸入的是電壓值，。目標量輸入的是電壓值，00 10V1

4、0V，其，其60%60%為為6V,6V,即即1212端子輸入電壓為端子輸入電壓為6V6V；C1C1 端子輸入電流為端子輸入電流為13.6mA13.6mA。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 2.功能參數(shù) E01=20(X1端子有效，端子有效，OFF,PID有效有效) E02=11（ X2端子有效，端子有效，OFF,F01設定目標值，設定目標值， ON,PID無效，由鍵盤設定頻率。變頻器在起動時，無效，由鍵盤設定頻率。變頻器在起動時， 可由該端子控制，防止起動時跳閘）可由該端子控制，防止起動時跳閘） F01=1（電壓設定目標值）（電壓設定目標值） H20=1（P

5、ID正動作）正動作） H21=1（C1端子為反饋端子，并正動作）端子為反饋端子，并正動作） H22，P增益，增益，0.0110.0倍；倍； H23，I積分時間，積分時間，0.013600s H24，D微分時間，微分時間，0.0110.0s； 現(xiàn)場調(diào)試決定現(xiàn)場調(diào)試決定 H25，PID反饋濾波，反饋濾波，0.060s。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.關于多功能輸入輸出端子的使用 1）在上例中，用E01E09參數(shù)（對應X1X9端子）指 定一個PID功能切換端子，為什么用端子進行切換，而 不用編程的方法進行切換呢？因為用端子切換是隨機 的，不受時間的限制。 2

6、) E01E09參數(shù)只是選定端子，這個端子干什么還要 用參數(shù)值確定。E01=20，“20”就是參數(shù)值，這條指 令的含義是：X1端子有效，功能是控制PID功能切換。 3）多功能輸出端子的使用也是如此，首先選定端子， 再指定端子干什么。 4）這種控制和編碼方式具有普遍性，多種變頻器采用 這種方法。如三肯、三菱、臺達、英威騰等。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.1.2 康沃CAF-P2變頻器恒壓 供水 1.參數(shù)設置 本例為康沃CAF-P2變頻器，其參 數(shù)設置為： 目標信號，由電位器RP給定； 反饋信號，由SP傳感器取出，從 VII輸入； 主要功能： H-48=

7、2（內(nèi)置PID控制） H-49=2（目標信號從VII輸入） H-50=1（PID反饋信號從端子II輸 入） H-51=0（反饋信號正邏輯） H-54=2（PID結構選擇，為PI控制） 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 2.控制電路 電路具有工頻變頻切換功能。工頻變頻切換有幾個關鍵問 題。 1）電動機從變頻器切出前變頻器必須停止輸出 KM2斷開前變頻器必須停止輸出，在停止輸出后至少延遲 0.1S，KM2才動作，不允許變頻器停止輸出和KM2同時動作。 2）電動機切換到工頻電源時要有一定延時，但其轉速不要低于 額定轉速的80%。 切換前變頻器輸出頻率要達到50Hz，

8、切換后要延遲0.2 0.4S,KM3才閉合，此時電動機的轉速要控制在額定轉速的80%以 內(nèi)。 3）變頻器的輸出相序和電動機的相序要相同。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3）采取切入延遲的方法減小切入電流 當電動機從變頻器上切出后，隨著延遲時間的延長， 轉子電流下降，定子上的感應電壓也下降，使切入電 流下降。這就是電動機從變頻器上切出后，為什么要 有一定的延遲時間才投入到工頻電源上的原因。 此圖不能用 改造后的控制電路 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.3變頻器在旋轉窯上的應用 水泥回轉窯是水泥熟料干法和濕法生產(chǎn)線的主要

9、設備?；剞D窯 廣泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、環(huán)保等工業(yè)。回轉窯由 筒體，支承裝置，帶擋輪支承裝置，傳動裝置，活動窯頭, 復 合碎石機，窯尾密封裝置，噴煤管裝置等部件組成。回轉窯的 回轉部分如右圖所示。回轉窯的窯體與水平呈一定的傾斜，整 個窯體由托輪裝置支承，并有控制窯體上下竄動的擋輪裝置。 回轉窯的轉動由電動機通過齒輪減速箱，減速箱的輸出齒輪和 回轉窯的回轉齒條嚙合，拖動回轉窯轉動。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.3.1.回轉窯負載的特點分析 啟動時回轉窯內(nèi)的物料處于正下方，在窯體起動并不斷加速的過 程中，整個窯體要克服摩擦力、窯體變形產(chǎn)生的阻力以

10、及窯內(nèi)的 物料堆積角產(chǎn)生的阻力。當窯體克服所有阻力開始轉動時，堆積 物料的偏轉角也隨著變化，當物料偏轉角達到90度時（見圖b所 示），此時物料所引起的附加轉矩最大，變頻器的輸出電流也最 大，達到正常工作電流的3-4倍。此時變頻器的輸出頻率上升到 10-13Hz。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 起動過程，既是一個加速過程，也是克服設備 巨大慣性的過程。一旦變頻器克服了這種大慣 性負載而起動起來，維持正常運轉時，所需的 驅動轉矩及功率就很小了。根據(jù)回轉窯的這種 負載特點，選擇變頻器及電動機的功率就比較 復雜，功率選擇過大，起動沒問題，但正常運 轉時出現(xiàn)大馬拉小

11、車現(xiàn)象，能耗大，一次性投 資加大；功率選擇小些適合于正常運行，效率 高投資小，但不能正常起動。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.3.2. 變頻器選擇原則 根據(jù)上述回轉窯負載特性的分析，變頻器在選 型和容量選擇上有其特殊性。 1）變頻器在起動時負載很大，是正常工作時 的幾倍，因此，變頻器的容量選擇要有充分的 裕量，否則變頻器將不能正常啟動。 2）變頻器是在起動時的低速區(qū)（1013Hz） 電流最大，因此變頻器在選型時要選擇起動過 載能力大、具有低頻轉矩補償?shù)淖冾l器。 3）提高電動機的上限轉速，加大減速裝置的 傳動比，以提高起動時的低頻轉矩。 變頻器技術與應用

12、變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.3.3 應用實例 1.變頻器容量選擇 有一水泥廠的回轉窯改造項目，原來選用55KW電動機調(diào)速驅動， 因回轉窯燒結溫度較高，熱膨脹系數(shù)較大，窯體變形嚴重，使起 動及工作電流增大，電動機經(jīng)常堵轉不能正常運轉。 改造時考慮到原電動機的功率不足，同時考慮到55KW、4極電動 機轉速為1500r/min，而回轉窯正常運行時電動機的轉速為 800r/min左右，當非正常運行時轉速更低。因為電動機是由自己 的同軸風扇吹風散熱，當電動機的轉速下降較大時，電動機的散 熱效果很差，造成電動機發(fā)熱嚴重。 根據(jù)以上情況，將此回轉窯拖動改為90kW、6極電動機，選

13、擇惠 豐HF-G7-90T3型通用變頻器，該變頻器功率90kW，額定電流180A。 變頻器頻率控制為模擬電位器調(diào)速。 當電動機正常運轉在800r/min時，變頻器的輸出頻率為40Hz左右， 因而避免了由于4極電動機運轉在800r/min時電動機散熱不良的 問題。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 2.調(diào)試出現(xiàn)的問題 1）變頻器選擇HF-G7-90T3，起動正常，但在運行中頻 繁跳“OC”過流，使生產(chǎn)不能正常進行。查其原因， 發(fā)現(xiàn)由于負載慣量大，物料在窯中滾動時不斷形成附 加轉矩，使變頻器產(chǎn)生瞬間過電流。瞬時峰值電流達 340A。而HF-G7-90T3變頻器的過

14、載極限電流為270A， 小于其負載峰值電流，故不能正常工作。根據(jù)這一現(xiàn) 場情況，經(jīng)反復論證計算，最后變頻器選擇為HF-G9- 160T3型，該變頻器額定功率160kW，額定電流320A。 2）變頻器選擇為HF-G9-160T3，額定電流為320A，過 載能力為1.5-1.8倍，過載極限電流為480-570A。電動 機仍為90kW，變頻器的輸出電流是電動機額定電流的 280%-300%，是瞬時峰值電流340A的140%-160%，因此， 足可以克服負載瞬時波動產(chǎn)生的峰值電流，回轉窯運 行正常，不再跳“OC”過流。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3）變頻器在正

15、常停機的情況下，啟動困難， 借助輔助設備才有可能起動。 分析其情況， 判斷為起動轉矩不足，修改變頻器的轉矩補償 曲線，即加大變頻器的低頻起動力矩，解決了 正常停機的起動問題。 在以上反復確定變頻器的容量時，根據(jù)就是電 動機的瞬態(tài)電流，當變頻器的瞬態(tài)電流超過了 變頻器的最大過載電流時，變頻器就跳閘。改 造前選用55kW的電動機都能工作，可驅動變頻 器后來增加到160kW（電動機增加為90kW）， 就是因為電動機工作時有很大的瞬態(tài)電流，這 就是沖擊性負載變頻器選擇功率時為什么會比 實際功率大很多。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 總結：回轉窯是一個很典型的沖擊性

16、負載，我們通過 上述案例分析，可得出以下幾點結論： 1）變頻器的容量是以瞬時沖擊電流為依據(jù)，變頻器只 有滿足了負載的瞬時沖擊電流要求，才能不跳閘。 2）電動機的容量根據(jù)負載的平均功率選取，只要負載 的瞬時電流達不到堵轉電流，電動機的容量就不必增 加。 3）考慮低速電動機的發(fā)熱問題，盡量使電動機工作在 高轉速區(qū)。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.4 變頻器在張力控制設備上的應用 生產(chǎn)線一般由多個驅動環(huán)節(jié)組成，每個驅動環(huán) 節(jié)有一臺或多臺電動機。因為生產(chǎn)線工作時的 連續(xù)性，要求眾多的驅動環(huán)節(jié)在運行時的速度 或同速、或按比例運行、或根據(jù)現(xiàn)場情況隨機 調(diào)整。在采用

17、變頻器控制時，為各個驅動環(huán)節(jié) 的調(diào)速控制提供了方便。變頻器根據(jù)速度傳感 器的取樣信號，可方便的進行速度控制。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.4.1.檢測傳感裝置 1. 張力控制傳感裝置 卷取機械是帶材和線材生產(chǎn)不可缺少的設備， 如塑料帶的卷取，造紙廠紙張的卷取，冶金廠 的薄板卷取、帶銅卷取等。在卷取過程中，為 了使產(chǎn)品合格，要給卷材上加一定的張力，張 力的大小關系到產(chǎn)品的質量。 同時，卷取工 序與前道工序之間有著密切的聯(lián)系，如與前道 工序速度要同步、穩(wěn)定、調(diào)速精度要高等。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 （1）用變頻

18、器轉矩電流控制張力 圖為以轉矩電流作為控制信號的張 力控制系統(tǒng)示意圖。如圖所示，用 滾筒2移動加工物，在滾筒1上施加 與旋轉方向相反的轉矩，使兩組滾 筒間的加工物具有張力，該張力與 滾筒1電動機的制動轉矩大小成比 例。因此，變頻器2可以選用通用 變頻器調(diào)速；而變頻器1則必須選 用具有轉矩控制功能的矢量控制變 頻器。圖中所用傳感器為電流傳感 器，它將電動機的定子電流（定子 電流和電動機的轉矩成正比）轉化 為420mA的控制信號，加在變頻 器的反饋輸入端，控制變頻器輸出 轉矩的穩(wěn)定，達到控制帶材張力穩(wěn) 定的目的。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 （2）采用調(diào)節(jié)輥

19、控制張力 圖為調(diào)節(jié)輥裝置的示意圖。調(diào)節(jié)輥利用彈簧、氣壓、 重錘等在一定方向上施加一定大小的力，不管其位置 是否變動始終使加工物保持一定的張力。使用調(diào)節(jié)輥 時，張力與變頻器的控制沒有直接關系，其大小為F的 一半。調(diào)節(jié)輥的張力控制功能只限于在其容許的行程 以內(nèi)。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 （3）張力檢測器控制張力 對于高精度張力控制或用調(diào)節(jié)輥控制在控制失調(diào)時對 產(chǎn)品質量影響很大的場合，可采用張力檢測器的反饋 控制。張力檢測器有差動變壓器式和測力傳感器式等 類別。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.4.2 張力控制在拉絲

20、機上的應用 1. 拉絲原理 拉絲機是金屬線材制造的一種重要設備。設備的種類 很多，常見的有水箱式拉絲機、直進式拉絲機、滑輪 式拉絲機、倒立式拉絲機等。拉絲機主要應用在對銅、 鋁、鐵、合金等金屬線纜材料的加工，將直徑較大的 金屬材料拉制成直徑較細的金屬絲。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 2. 三肯SAMCO-vm05變頻器在拉絲機上的應用 （1）卷繞原理 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 （2）卷繞變頻器的內(nèi)部控制功能框圖 由拉絲機給出的頻率控制信號fx1，加到卷繞變頻器的頻率控制端，這個 頻率控制信號通過變頻器內(nèi)部的比例增

21、益電路處理，與“卷繞曲線預測” 信號疊加，生成X+信號，與張力架位置補正信號疊加，生成fx2輸出頻率 控制信號，控制變頻器逆變電路頻率輸出。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 （3）控制電路）控制電路 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 為了使兩臺變頻器同速運行，將第一臺變頻器 其中一個多功能輸出指示端子設置為頻率輸出 指示端子，作為第二臺變頻器的同速信號。 為了方便穿線作業(yè)，設置了JOG點動端子；停 車時，為了防止卷繞變頻器重量較大的滿盤線 軸因慣性引起的斷線，采取制動電阻+直流制 動的方法，使電動機馬上停止。以擺動張力傳 感

22、器的輸出電壓信號作為反饋信號進行內(nèi)部可 變PID補正控制，以三墾變頻器獨特卷繞曲線 進行速度預測圖形運轉，實現(xiàn)恒線速度收卷， 滿足工藝要求。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.5 3.5 變頻器在降速設備上的應用變頻器在降速設備上的應用 有時變頻器拖動的負載轉速很低，有時變頻器拖動的負載轉速很低， 如果電動機不通過減速直接驅動負載，則會如果電動機不通過減速直接驅動負載，則會 使變頻器和電動機的容量大大增加，不能發(fā)使變頻器和電動機的容量大大增加，不能發(fā) 揮變頻器的優(yōu)越性。下面分析幾種負載的特揮變頻器的優(yōu)越性。下面分析幾種負載的特 性。性。 3.5.13.5.

23、1負載特性負載特性 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 1. 恒轉矩負載恒轉矩負載 1 1） 特點：負載的轉矩特點：負載的轉矩T TL L不隨轉速不隨轉速n n的的 變化而變化，是一恒定值。但負載功變化而變化，是一恒定值。但負載功 率隨轉速成比例變化。率隨轉速成比例變化。 2 2） 典型系統(tǒng)：位能性負載，如電梯、典型系統(tǒng)：位能性負載，如電梯、 卷揚機、起重機、抽油機等。摩擦類卷揚機、起重機、抽油機等。摩擦類 負載，如傳送帶、攪拌機、擠壓成型負載，如傳送帶、攪拌機、擠壓成型 機、造紙機等。例如起重機吊起重物機、造紙機等。例如起重機吊起重物 時，時， 3 3）控制要

24、求：具有低頻轉矩提升能力）控制要求：具有低頻轉矩提升能力 和短時過流能力，變頻器可選通用變和短時過流能力，變頻器可選通用變 頻器，將容量提高一檔，以提高低速頻器，將容量提高一檔，以提高低速 轉矩；或根據(jù)需要，選用矢量變頻器。轉矩；或根據(jù)需要，選用矢量變頻器。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 2. 恒功率負載 1） 特點：當負載的轉速發(fā)生變化時， 其轉矩也隨著變化，而負載的功率始 終為一恒定值。 2） 典型系統(tǒng)：車床, 若工件的直徑 大，則主軸的轉速低；若工件的直徑 小，則主軸的轉速高，保持切削功率 為一恒定值。卷繞機，開始卷繞時卷 繞直徑小，轉矩小，則卷繞速

25、度高； 當卷繞直徑逐漸增大時，轉矩增大， 則卷繞速度降低，保持卷繞功率為一恒 定值。 3）一般選用通用變頻器。對于動態(tài)性能和精度要求較高的軋鋼、造紙等 機械，要選用矢量控制變頻器。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.平方轉矩負載 風機、水泵等流體機械，當葉輪轉動時，其工 作介質對葉輪的阻力大致與葉輪的轉速的平方 成正比。特性曲線如圖。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.5.2 機械傳動系統(tǒng) 機械傳動系統(tǒng)的組成由電動機、傳動機構和負載組成。 最簡單的傳動系統(tǒng)：電動機、連軸器和負載，電動機 輸出轉矩TM ，它與負載的阻轉矩

26、TL 大小相等，方 向相反，即 TM =TL 當電動機以轉速n運行時，輸出功率為 電動機的機械特性 ，必須與負載的機械特 性相匹配，整個傳動系統(tǒng)才能正常工作。 9550 M nT P 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.5.3常見傳動機構 1.傳動比 圖示4種傳動機構中，電動機和負載通過 減速裝置傳動，電動機軸和減速輸出軸 的轉速比稱為傳動比， TM nM 為電動機軸輸出轉矩和轉速； TL nL為負載軸輸入轉矩和轉速 mm mm m () L LL nn n n T nT n TT L L ， ， 因為： 功率守恒 有： 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生

27、物機電 第三章：變頻器工程應用 2.齒輪傳動機構中各量之間的關系 傳動比：輸入軸轉速n1與輸出軸轉 速n2之比,用表示，即： 由傳動比的定義式可知，1，為 升速傳動；1為降速傳動； 1，為直接傳動。 1 2 1 2 2 1 T T Z Z n n 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.5.4 傳動方案選擇實例傳動方案選擇實例 例：已知變頻調(diào)速系統(tǒng)，其負載的阻轉矩為例：已知變頻調(diào)速系統(tǒng)，其負載的阻轉矩為88Nm88Nm， 調(diào)速范圍為調(diào)速范圍為0335r/min0335r/min，由，由4 4極電動機驅動，負極電動機驅動，負 載最大功率消耗為載最大功率消耗為P P

28、max=3.5kWmax=3.5kW。請選擇驅動方。請選擇驅動方 案。案。 解：解： 電動機聯(lián)軸器直接驅動負載電動機聯(lián)軸器直接驅動負載 條件：條件： T TM M T TL L 取取T TM M=100 Nm 88Nm =100 Nm 88Nm ，所需電動機功率為：，所需電動機功率為： P P= = （kWkW） 因此，選擇的變頻器的功率也應為因此，選擇的變頻器的功率也應為15 kW15 kW。 15 9550 1001450 9550 M nT 9550 M nT P （功率公式） 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 2. 采用一級齒輪降速傳動 降速齒輪傳動的

29、傳動比： = 4.3 取整數(shù)4， 電動機的輸出轉矩 TM = （Nm） 所需電動機的功率為： 取P=3.7（kW） 變頻器的功率也應為3.7（kW）。 當負載的轉速為0335r/min，電動機為01340r/min. 結論：變頻器調(diào)速遇到轉速和輸出功率的矛盾時， 就要考慮具有一定傳動比的降速或升速裝置。 335 1450 max N n n 22 4 88 L T )kW( 3 . 3 9550 221450 9550 M nT P 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 結論： 1.電動機是一個恒轉矩電器，轉速低，輸出功率低， 轉速高，輸出功率高（ ）。 2.當變

30、頻器采用變頻調(diào)速時，為了充分利用變頻器和 電動機的輸出功率，電動機盡量工作在高速區(qū)。為了 滿足負載低速時的轉矩要求，可采用降速裝置。降速 比根據(jù)電動機的額定轉速和負載的最高轉速確定。 9550 M nT P 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.6變頻器控制電路要點 1.變頻器的正反轉控制電 路 設計思想： QF隔離開關，一般情況下 必接； KM接觸器，控制電動機的 通斷電和故障斷電，一般 情況下必接； 先通電，后運行，先停機， 后斷電是安全工作的保障。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 2.不良案例 該電路是某企業(yè)的實用電路

31、。 起動：按下SB2，KA1閉合， FWD閉合，KT延時，KM吸合 變頻器通電運行； 按下SB1，KA1斷開， FWD斷開，KT延時，KM斷電 釋放，變頻器斷電。 錯在： 通電即運轉，不安全； 用運行開關控制變頻器的通、 斷電，對變頻器非常不利。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 1. 頻繁開/關時，會導致充電電阻損壞。 2.電動機自由停止時，會產(chǎn)生過電壓（因制 動選件已停止工作），容易炸直流濾波電容 或擊穿逆變模塊。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.7變頻器同速控制 變頻器的速度控制有操作面板（或操作面板上 的電位器）

32、、外接模擬控制端子和外接升降速 數(shù)字端子三種控制方法。操作面板不適應變頻 器的聯(lián)動控制。 1. 開環(huán)同速控制 開環(huán)同速是“準同步”運行，在多臺變頻器同 速運行時不需要反饋環(huán)節(jié)，在要求不高的系統(tǒng) 中多被采用。實現(xiàn)開環(huán)同步方法可以采用共電 位控制、升降速端子控制和電流信號控制等。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 1）共電位控制 共電位控制框圖如圖所示，3臺變頻器的電壓模擬調(diào)速 端子上所加的是同一調(diào)速電壓，3臺變頻器的“頻率增 益”和“頻率偏置”功能參數(shù)要進行統(tǒng)一設置。通過 同一電位器控制3臺變頻器同速運行。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變

33、頻器工程應用 2）升降速端子控制 升降速端子控制框圖如圖所示，圖中升速端子由同一 繼電器控制，降速端子也由同一繼電器控制，由這兩 個繼電器分別控制變頻器的升速和降速。每個變頻器 的升降速端子上分別并聯(lián)上一個點動開關SB，分別用 它們進行每個變頻器的速度微調(diào)。因為升降速端子是 數(shù)字控制，工作穩(wěn)定沒有干擾。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3）電流信號控制 電流信號控制是應用變頻器的IRF電流調(diào)速端子（4 20mA），進行串聯(lián)控制，以得到同速運行，如圖所示。 它的優(yōu)點是構成簡單，可以有較長的連接距離，抗干 擾能力比較強。缺點是需要一個電流源，且每臺設備 都需要有

34、微調(diào)控制，操作比較麻煩。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 4）利用變頻器的頻率輸出指示端子做同步信號 由第一臺變頻器的模擬輸出指示端子作為第二臺變頻 器的同步信號，使兩臺變頻器同步運行。 該同速控制不能準確同步。因FMA是二次信號， 它輸出的精度、與輸出頻率的比率存在一定的誤差， 也容易引進干擾。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 2閉環(huán)同速控制 閉環(huán)同速控制用于控制精度要求比較高的場合。在有上位機存在的系統(tǒng)中， 同速控制可以有不同的構成形式。一種為將各變頻器的反饋信號輸入到上 位機，由上位機作總閉環(huán)控制計算，由上位機分別給

35、出控制變頻器運行的 信號，如圖所示。此閉環(huán)控制方式計算速度快，控制電路簡單，但由于采 用電壓及電流反饋形式，傳輸距離有所限制，其分布范圍不能很大。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 另一種控制方法是采用單機就地自閉環(huán)的方法，上位 機輸出相同給定信號，如圖所示。此閉環(huán)控制方式的 優(yōu)點是動態(tài)響應快，分布距離可以較遠。復雜的控制 由上位機來完成，一些系統(tǒng)監(jiān)測信號直接連到上位機。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.7.2應用實例應用實例 該電路為該電路為4臺變頻器比例運行。臺變頻器比例運行。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物

36、機電 第三章：變頻器工程應用 1.光電耦合器控制電路 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 （1）統(tǒng)一調(diào)試，升SB1R, 降SB1D （2）局部調(diào)試，升SB2R, 降SB2D；升SB3R, 降SB3D。從該局部調(diào)試的該單元以后各單元同 時生降速。 （3）單元調(diào)試，由每臺機的SB點動開關進行 微調(diào)。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 2.PLC控制控制 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 從各種被控量（壓力、溫度、流量、液位等）從各種被控量（壓力、溫度、流量、液位等） 的變送器中得到上限和下限信號，控

37、制變頻器的的變送器中得到上限和下限信號，控制變頻器的 升速和降速，形成自動恒量控制，較升速和降速，形成自動恒量控制，較PIDPID控制接控制接 線、調(diào)試簡單，在控制精度要求一般的場合得到線、調(diào)試簡單，在控制精度要求一般的場合得到 廣泛應用。廣泛應用。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.8 多擋速控 制 1.主要問題是 將三端子控制 轉換為分檔控 制，才能適應 工程應用 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.9 3.9 變頻器在提升機上的應用變頻器在提升機上的應用 礦井提升機是煤礦、鐵礦、有色金屬等礦生產(chǎn)礦井提升機是煤礦、鐵

38、礦、有色金屬等礦生產(chǎn) 過程中的重要設備。提升機的安全、可靠運行，過程中的重要設備。提升機的安全、可靠運行， 直接關系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟效益。煤礦直接關系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟效益。煤礦 井下采煤，采好的煤通過斜井用提升機將煤車井下采煤，采好的煤通過斜井用提升機將煤車 拖到地面上來。在井口有一絞車提升機，由電拖到地面上來。在井口有一絞車提升機，由電 動機經(jīng)減速器帶動卷筒旋轉，卷筒拉動鋼絲繩，動機經(jīng)減速器帶動卷筒旋轉，卷筒拉動鋼絲繩， 由鋼絲繩將煤車拉到地面（見圖由鋼絲繩將煤車拉到地面（見圖6-276-27）。這種）。這種 拖動系統(tǒng)要求電動機頻繁的正、反轉起動，減拖動系統(tǒng)要求電動機頻繁的正、反

39、轉起動，減 速制動，而且電動機的轉速按一定規(guī)律變化。速制動，而且電動機的轉速按一定規(guī)律變化。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 2.多擋速多擋速PIC控制控制 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.多擋速控制并不一定所有檔速都用，要根據(jù) 具體情況，以滿足需要為前提，靈活選用。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 左圖是一個升左圖是一個升 降機電路，降機電路， 由外端子控由外端子控 制段速及運行制段速及運行 時間，設置和時間，設置和 執(zhí)行步驟為：執(zhí)行步驟為： 設置運行控制設置運行控制 模式模式設置

40、具設置具 體的控制端子體的控制端子 設置各段速設置各段速 頻率頻率用控制用控制 端子確定各段端子確定各段 速運行時間。速運行時間。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 圖中：ST，停止按鈕，控制KAF和KAR繼電器斷電；SF，正轉按鈕，控制 KAF閉合，使FWD和X1端子閉合；SR，反轉按鈕，控制KAR閉合，使REV和 X1端子閉合。行程開關SQ2控制X2閉合，SQ3控制X3閉合。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 運行：按下SF，KAF得電（XI接通），電動機按一檔速正轉運行，在運行中， 碰觸SQ1，接通反轉運行的自鎖電路，為

41、反轉降速作準備。在運行中，碰觸 SQ2，接通X2（此時XI、X2同時閉合），電動機以第三檔轉速運行；運行中 碰觸SQ3（此時XI、X2、X3都閉合），以第七檔速運行（此時降速，7檔和1 檔速度相同），碰觸SQ4，KAF斷電，停機。 按下SR，電動機反轉，仍以7檔速運行（因SQ2和SQ3還在閉合），碰SQ4 使其復位，碰SQ3，X2斷，以第3檔速運行；碰SQ2，以第1檔速運行，碰SQ1， 停機。在運行中，利用了3個檔速端子，控制2種轉速。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.10 3.10 變頻器在提升機上的應用變頻器在提升機上的應用 礦井提升機是煤礦、鐵礦、

42、有色金屬等礦 生產(chǎn)過程中的重要設備。提升機的安全、可靠 運行，直接關系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟效益。 煤礦井下采煤，采好的煤通過斜井用提升機將 煤車拖到地面上來。在井口有一絞車提升機， 由電動機經(jīng)減速器帶動卷筒旋轉，卷筒拉動鋼 絲繩，由鋼絲繩將煤車拉到地面（見下圖）。 這種拖動系統(tǒng)要求電動機頻繁的正、反轉起動， 減速制動，而且電動機的轉速按一定規(guī)律變化。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 絞車示意圖絞車示意圖 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.10.1 運行控制分析 目前，大多數(shù)中、小型礦井采用斜井絞車提升，傳統(tǒng) 斜井提升機

43、普遍采用交流繞線式電動機串聯(lián)電阻調(diào)速， 電阻的投切用繼電器交流接觸器控制。這種控制系 統(tǒng)由于調(diào)速過程中交流接觸器動作頻繁，交流接觸器 主觸點頻繁切換，使觸點燒蝕而引發(fā)接觸不良，造成 設備故障。另外，提升機在減速和爬行階段，速度控 制性能較差，使停車位置不準確。提升機頻繁的起動 調(diào)速和制動，在轉子外電路所串聯(lián)的電阻上產(chǎn)生相 當大的功耗。這種交流繞線式電動機串聯(lián)電阻調(diào)速系 統(tǒng)屬于有級調(diào)速，調(diào)速的平滑性能差;低速時機械特性 較軟，靜差較大；電阻上消耗的功率大，浪費電能。 起動過程和調(diào)速換擋過程中，電流沖擊大，中高速運 行震動大，安全性能差。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器

44、工程應用 3.10.2 變頻器選擇 斜井提升負載是典型的摩檫性負載，即恒轉矩特性負載。重 車上行時，起動時還要克服一定的靜摩檫力矩，此時電動機 處于電動工作狀態(tài)，且工作于第一象限。在重車減速時，雖 然重車在斜井面上有一向下的分力，但重車的減速時間較短， 電動機會處于再生狀態(tài)，工作于第二象限。當下一列重車上 行時（上一列空車下降），電動機處于反向電動狀態(tài)，工作 在第三象限和第四象限。另外，有10%的工作時間單獨運送 工具或器材到井下，電動機純粹工作在第二或第四象限，此 時電動機長時間處于再生發(fā)電狀態(tài)，需要進行有效的制動。 考慮到制動成本，用價格低廉的能耗制動單元加制動電阻的 制動方案。 提升機的

45、負載特性為恒轉矩位能負載，起動力矩較大，選用 變頻器時要適當?shù)亓粲杏嗔?；由于提升機需要進行準確的位 置控制，選用失量變頻器。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 3.10.3 3.10.3 變頻器控制變頻器控制 變頻器采用多段速控制，由變頻器采用多段速控制，由 多功能端子多功能端子 D1D1、D2D2、D3D3控控 制，制，5 5個段速的頻率為個段速的頻率為6Hz6Hz、 18Hz18Hz、25Hz25Hz、35Hz35Hz、50Hz,50Hz, 以適應提升機不同運轉速度以適應提升機不同運轉速度 的要求。的要求。FWDFWD、REVREV為正反轉為正反轉 運行控

46、制，變頻連接如圖運行控制，變頻連接如圖6-6- 2828所示。所示。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 第三章：變頻器工程應用 為了在變頻器跳閘時系統(tǒng)能正常工作，保留原工頻調(diào) 速系統(tǒng)，使兩套系統(tǒng)互為備用，增加了系統(tǒng)運行的可 靠性。 變頻器技術與應用變頻器技術與應用 生物機電 紡織染整機械紡織染整機械 常溫常壓型變頻調(diào)速卷染機常溫常壓型變頻調(diào)速卷染機 在紡織品的生產(chǎn)中在紡織品的生產(chǎn)中 染整加工與紡紗染整加工與紡紗 織造加工一起形織造加工一起形 成完整的過程成完整的過程. 染整工藝可歸納為預處理染整工藝可歸納為預處理 染色染色 印花和整理四個過程印花和整理四個過程 其中其中 染色過程是對紡織物采用染浴染色過程是對紡織物采用染浴(染料染料+助劑助劑+溶劑溶劑) 處理處理 通過染料和織物纖維發(fā)生化學或物理化學的結合通過染料和織物纖維發(fā)生化學或物理化學的結合 使染料轉移到纖維上而生成不溶性的有色物質織物染使染料轉移到纖維上而生成不溶性的有色物質織物染 色可分為浸染和軋染兩種方法色可分為浸染和軋染兩種方法. 浸染是將織物反復浸漬