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文檔簡介
變頻器的原理及其應(yīng)用電氣與自動控制工程培訓(xùn)部王海峰137064746021變頻器在風(fēng)機負載和泵類負載中的應(yīng)用引言2風(fēng)機負載和泵類負載的負載特性由此可知二次方律負載遵循如下規(guī)律(n:轉(zhuǎn)速):流量Q∝
n
揚程H∝
n2
功率P∝n3風(fēng)機和泵類負載屬于二次方律負載特性(除羅茨風(fēng)機):功率公式:PL=P0+KPnL3轉(zhuǎn)矩(揚程)公式:TL=T0+KTnL2流量公式:QL=Q0+KQnL也可以轉(zhuǎn)化為:PL=KFP0+KF3PN空載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩系數(shù)工作與額定F的比值3
用三臺變頻器控制三臺風(fēng)機,其中兩用一備,電機的功率P=55KW,設(shè)計風(fēng)量為Q??蛰d損耗為10%,轉(zhuǎn)速1250轉(zhuǎn)/分。若風(fēng)機正常在970轉(zhuǎn)/分以下連續(xù)可調(diào),每天所需的供風(fēng)量為1.5Q。(1)一臺工頻運行,一臺變頻運行;則全速
P0=55*10%=5.5KW
P1=55KW
由PL=P0+KPnL3得:KP=55-5.5=49.5KWP2=5.5+49.5*(50%)3=11.7KW
總消耗的功率為55+11.7=67KW風(fēng)機的節(jié)電率統(tǒng)計舉例4風(fēng)機的節(jié)電率統(tǒng)計舉例(2)兩臺變頻運行時每臺的平均供風(fēng)量為75%QP1=P2=5.5+49.5(75%)3=26.4KW
總消耗的功率為P1+P2=52.8KW(3)三臺變頻運行時,每臺的平均供風(fēng)量為50%QP1=P2=P3=5.5+49.5(50%)3=11.7KW
總消耗的功率為P1+P2+P3=35.1KW可見三臺風(fēng)機全投入變頻運行時效果最好。假定每月工作30天,每天工作24小時,按每度0.7元計,則方案三可以比其他兩個方案多節(jié)省電費8000元左右。
兩臺工作時最多可節(jié)能30*24*0.7*(111-52.8)=29332.8元三臺工作時最多可節(jié)能30*24*0.7*(111-35.4)=38102.4元
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潛水泵起動時的水錘現(xiàn)象往往容易造成管道松動或破裂甚至損壞;電機起動/停止時需開啟/關(guān)閉閥門來減小水錘的影響,如此操作一方面工作強度大,且難以滿足工藝的需要。在潛水泵安裝變頻調(diào)速器以后,可以根據(jù)工藝的需要,使電機軟啟/軟停,從而使急扭及水錘現(xiàn)象得到解決。而且在流量不大的情況下,可以降低泵的轉(zhuǎn)速,一方面可以避免水泵長期工作在滿負荷狀態(tài),造成電機過早的老化,而且變頻的軟啟動大大的減小水泵啟動時對機械的沖擊。并且具有明顯的節(jié)電效果。
變頻器在潛水泵上的應(yīng)用泵類負載和風(fēng)機負載都屬于二次方律,所以節(jié)能效果相同6系統(tǒng)應(yīng)用效果使用了變頻器以后,不但免去了許多繁瑣的人工操作,消除了許多不安全隱患因素,并使系統(tǒng)始終處于一種節(jié)能狀態(tài)下運行,合理地輪換使用電機延長了設(shè)備的使用壽命,更好的適應(yīng)了生產(chǎn)需要。而且變頻器豐富的內(nèi)部控制功能可以很方便地與其他控制系統(tǒng)或設(shè)備實現(xiàn)閉環(huán)自動控制。這在實現(xiàn)自動控制的同時,提高了控制精度,從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量。在污水處理廠或相似的系統(tǒng)中使用變頻器應(yīng)具有很好的推廣價值。7一、電力電子器件81.概念:電力電子器件(PowerElectronicDevice)
——可直接用于主電路中,實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。主電路(MainPowerCircuit)
——電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中,直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路。
一.電力電子器件電力電子器件9能處理電功率的能力,一般遠大于處理信息的電子器件。電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電子器件,一般都要安裝散熱器。一.電力電子器件2.同處理信息的電子器件相比的一般特征:10半控型器件(Thyristor)
——通過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。全控型器件(IGBT,MOSFET)
——通過控制信號既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷,又稱自關(guān)斷器件。不可控器件(PowerDiode)
——不能用控制信號來控制其通斷,因此也就不需要驅(qū)動電路。一.
電力電子器件3.按照器件能夠被控制的程度,分為以下三類:11三.
電力電子器件電流驅(qū)動型
——通過從控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。電壓驅(qū)動型
——僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。
按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì),分為兩類:12
PowerDiode結(jié)構(gòu)和原理簡單,工作可靠,自20世紀(jì)50年代初期就獲得應(yīng)用。快恢復(fù)二極管和肖特基二極管,分別在中、高頻整流和逆變,以及低壓高頻整流的場合,具有不可替代的地位。一.電力電子-----不可控器件—電力二極管整流二極管及模塊13基本結(jié)構(gòu)和工作原理與信息電子電路中的二極管一樣。由一個面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的。從外形上看,主要有螺栓型和平板型兩種封裝。圖
電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號
a)外形b)結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號
PN結(jié)與電力二極管的工作原理14一.電力電子--------
半控器件—晶閘管1956年美國貝爾實驗室發(fā)明了晶閘管。1957年美國通用電氣公司開發(fā)出第一只晶閘管產(chǎn)品。1958年商業(yè)化。開辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時代。20世紀(jì)80年代以來,開始被全控型器件取代。能承受的電壓和電流容量最高,工作可靠,在大容量的場合具有重要地位。晶閘管(Thyristor):晶體閘流管,可控硅整流器(SiliconControlledRectifier——SCR)15圖1-6晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號a)外形b)結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號一.晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理外形有螺栓型和平板型兩種封裝。有三個聯(lián)接端。螺栓型封裝,通常螺栓是其陽極,能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便。平板型晶閘管可由兩個散熱器將其夾在中間。16一.
晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理常用晶閘管的結(jié)構(gòu)螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)17晶閘管(SCR)優(yōu)缺點:SCR屬于電流控制型元件,其控制電路復(fù)雜、龐大,工作頻率低,效率低并且在直流電路內(nèi)自身不能關(guān)斷,故主電路與控制電路都較復(fù)雜,工作不可靠,性能也不夠完善。
SCR的優(yōu)勢在于電壓、電流容量較大,目前仍廣泛應(yīng)用在可控整流和交-交變頻等變流電路中。18一.電力電子----
典型全控型器件門極可關(guān)斷晶閘管——在晶閘管問世后不久出現(xiàn)。20世紀(jì)80年代以來,電力電子技術(shù)進入了一個嶄新時代。典型代表——門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管、電力場效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管。19一.電力電子----典型全控型器件·引言常用的典型全控型器件電力MOSFETIGBT單管及模塊20一.電力電子----電力晶體管(GTR)和普通晶體管一樣,GTR也是一種電流放大器件。由于GTR的工作頻率較低,一般在5~10KHz。它又屬于電流驅(qū)動型器件,其驅(qū)動功率大,驅(qū)動電路復(fù)雜,而且GTR耐沖擊能力差,易受二次擊穿損壞。所以目前GTR的應(yīng)用一般被絕緣柵雙極晶體管(IGBT)所替代。21一、電力電子-------
絕緣柵雙極晶體管兩類器件取長補短結(jié)合而成的復(fù)合器件—Bi-MOS器件絕緣柵雙極晶體管(Insulated-gateBipolarTransistor——IGBT或IGT)GTR和MOSFET復(fù)合,結(jié)合二者的優(yōu)點。1986年投入市場,是中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。繼續(xù)提高電壓和電流容量,以期再取代GTO的地位。
GTR和GTO的特點——雙極型,電流驅(qū)動,有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng),通流能力很強,開關(guān)速度較低,所需驅(qū)動功率大,驅(qū)動電路復(fù)雜。
MOSFET的優(yōu)點——單極型,電壓驅(qū)動,開關(guān)速度快,輸入阻抗高,熱穩(wěn)定性好,所需驅(qū)動功率小而且驅(qū)動電路簡單。22一、電力電子-------
絕緣柵雙極晶體管1.IGBT的結(jié)構(gòu)和特點三端器件:柵極G、集電極C和發(fā)射極EIGBT的電氣圖形符號開關(guān)速度高,開關(guān)損耗小。相同電壓和電流定額時,安全工作區(qū)比GTR大,且具有耐脈沖電流沖擊能力。通態(tài)壓降比VDMOSFET低。輸入阻抗高,輸入特性與MOSFET類似。與MOSFET和GTR相比,耐壓和通流能力還可以進一步提高,同時保持開關(guān)頻率高的特點。23一、電力電子-------絕緣柵雙極晶體管(IGBT)IGBT的輸出特性好,開關(guān)速度快,工作頻率高,一般可達到20KHz以上,通態(tài)壓降比MOSFET低,輸入阻抗高,耐壓、耐流能力比MOSFET和GTR提高,最大電流可達1800A,最高電壓可達4500V。目前,在中小容量變頻器電路中,IGBT的應(yīng)用處于絕對的優(yōu)勢。24一、電力電子-------功率模塊與功率集成電路20世紀(jì)80年代中后期開始,模塊化趨勢,將多個器件封裝在一個模塊中,稱為功率模塊。可縮小裝置體積,降低成本,提高可靠性。對工作頻率高的電路,可大大減小線路電感,從而簡化對保護和緩沖電路的要求。將器件與邏輯、控制、保護、傳感、檢測、自診斷等信息電子電路制作在同一芯片上,稱為功率集成電路(PowerIntegratedCircuit——PIC)。智能功率模塊(IPM)是將大功率開關(guān)器件和驅(qū)動電路、保護電路、檢測電路等集成在同一個模塊內(nèi),是電力集成電路的一種。基本概念25二、變頻器的結(jié)構(gòu)及原理26變頻器的調(diào)速原理
改變輸入頻率(無級調(diào)速)——變頻器N=60F/PP:極對數(shù)F:頻率N:轉(zhuǎn)速改變極對數(shù)(有級調(diào)速)調(diào)速原理:調(diào)速方法:27交-直-交變頻器的主要結(jié)構(gòu)框圖整流器逆變器中間電路電動機控制電路~~~28交-直-交變頻器原理圖M交交直29變頻器主電路圖30整流和濾波電路31整流電路通用變頻器的整流電路是由三相橋式整流橋組成。它的功能是將工頻電源進行整流,經(jīng)中間直流環(huán)節(jié)平波后為逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。三相交流電源一般需經(jīng)過吸收電容和壓敏電阻網(wǎng)絡(luò)引入整流橋的輸入端。網(wǎng)絡(luò)的作用,是吸收交流電網(wǎng)的高頻諧波信號和浪涌過電壓,從而避免由此而損壞變頻器。當(dāng)電源電壓為三相380Ⅴ時,整流器件的最大反向電壓一般為1200~1600V,最大整流電流為變頻器額定電流的兩倍。32整流電路33直流濾波電路三相整流橋輸出的電壓和電流屬直流脈沖電壓和電流。為了減小直流電壓和電流的波動,直流濾波電路起到對整流電路的輸出進行濾波的作用。通用變頻器直流濾波電路的大容量鋁電解電容,通常是由若干個電容器串聯(lián)和并聯(lián)構(gòu)成電容器組,以得到所需的耐壓值和容量。另外,因為電解電容器容量有較大的離散性,這將使它們承受的電壓不相等。因此,電容器要各并聯(lián)一個阻值等相的勻壓電阻消除離散性的影響。34濾波電路故障①濾波電容老化。其容量低于額定值的85%,致使變頻器運行時,輸出電壓低于正常值。②濾波電容損壞開路,導(dǎo)致變頻器運行時輸出電壓低于正常值。損壞短路,會導(dǎo)致另一只濾波損壞。進而可能損壞限流電路中的繼電器、限流電阻、損壞整流模塊。③勻壓電阻損壞。勻壓電阻損壞后,會由于二個電容受壓不均而逐個因超壓被損壞。35限流電路當(dāng)變頻器剛接入電源的瞬間,電容器兩端的電壓不能突變,仍然為零。將有一個很大的沖擊電流流經(jīng)整流橋向電容器充電,使整流橋可能因此而損壞。同時,也可能使電源的瞬間電壓較大幅度下降,形成對電網(wǎng)的干擾,限流電阻就是為了減小該沖擊電流,而串接在整流橋與濾波電容之間的。36限流電路故障①繼電器觸點氧化,接觸不良。導(dǎo)致變頻器工作時,主回路電流部分或全部流經(jīng)限流電阻,限流電阻被燒毀。②繼電器觸點燒毀,不能恢復(fù)常開態(tài)。導(dǎo)致開機時,限流電阻不起作用,過大的充電電流損壞整流模塊。③繼電器線包損壞不能工作,導(dǎo)致變頻器工作時,主回路電流全部流經(jīng)限流電阻,限流電阻被燒毀。④限流電阻燒毀,由上述原因所致,再就是限流電阻老化損壞。變頻器接通電源,主回路無直流電壓輸出。因此,也就無低壓直流供電。操作盤元顯示,高壓指示燈不亮。
一些變頻器限流電路中,不用繼電器,而用可控硅,其故障類似繼電器??赡転榭煽毓钃p壞后開路、短路和可控硅無觸發(fā)信號三種情況。37制動電路制動電路工作時,可以使變頻器在減返過程中,增加電動機的制動轉(zhuǎn)矩。同時吸收制動過程中產(chǎn)生的泵升電壓,使主回路的直流電壓不至于過高38制動電路故障制動控制管損壞。損壞開路,失去制動功能;損壞短路,制動電路始終處于工作狀態(tài),制動電阻RB會損壞。同時增加整流模塊的負荷,整流模塊易老化,甚至損壞。39逆變電路的基本結(jié)構(gòu)a)逆變電路b)輸出電壓波形c)輸出電壓等效波形40三相逆變橋示意圖41逆變電路作用逆變電路的作用是在控制電路的作用下,將直流電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都可以任意凋節(jié)的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出,所以逆變電路是變頻器的核心電路之一,起著非常重要的作用。42PWM脈寬調(diào)制PWM是英文PulseWidthModulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫,按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度,以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。43正弦脈寬調(diào)制(SPWM)44三、變頻器的控制方法45變頻器的控制方法—恒U/F控制1.恒U/F控制(屬于標(biāo)量控制)定子電動勢有效值為:E=4.44ψFψ:電動機氣隙磁鏈F:電動機工作頻率
為避免電動機因頻率的變化而導(dǎo)致磁路飽和引起勵磁電流增大,功率因數(shù)和效率降低,需要維持氣隙磁通,所以在調(diào)節(jié)F時,E也回相應(yīng)地變化,即:E/F=K(恒定值)。46
通常的電機是按50Hz電壓設(shè)計制造的,其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速.(磁通不變)變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時,電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降,要防止電機輸出轉(zhuǎn)矩的不足。
舉例,電機在100Hz時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz時產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的1/2。因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速
(P=Ue*Ie)。因為P=wT(w:角速度,T:轉(zhuǎn)矩).因為P不變,w增加了,所以轉(zhuǎn)矩會相應(yīng)減小。47低頻電壓補償圖
電壓補償原理48負載變動時不能始終工作在最佳狀態(tài),即輕載時磁路易飽和,電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加,這就導(dǎo)致由于勵磁不足,而使電機不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。為了補償這個不足,變頻器中需要通過提高電壓,來補償電機速度降低而引起的電壓降。這個功能即為轉(zhuǎn)矩提升。轉(zhuǎn)矩提升功能提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓,電機轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對應(yīng)的提高。電壓補償?shù)奶匦?9變頻器的控制方法—矢量控制2.矢量控制(基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向)控制思想:
交流電機等效為直流電機來控制,分別對速度,磁場兩個分量進行獨立控制,使用矢量控制,可以使電機在低速,如(無速度傳感器時)1Hz(對4極電機,其轉(zhuǎn)速大約為30r/min)時的輸出轉(zhuǎn)矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉(zhuǎn)矩(最大約為額定轉(zhuǎn)矩的150%)。
50變頻器的控制方法—矢量控制矢量變換(數(shù)學(xué)運算)兩相固定坐標(biāo)系三相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)變頻器轉(zhuǎn)矩電流iT勵磁電流iMφ
此功能對改善電機低速時溫升也有效。由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測,系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結(jié)果。
51四.變頻調(diào)速系統(tǒng)接電抗器的作用521.變頻器輸出端接入電抗器的場合圖
需要接入電抗器的場合a)電機與變頻器距離遠b)小變頻器帶輕載大電機53輸出電抗器作用:
抑制變頻器電磁幅射干擾抑制電動機電壓諧振542.輸入交流電抗器作用:1)提高功率因數(shù)2)抑制高次諧波3)削弱電流浪涌553.接入交流電抗器的場合圖6-3
接入交流電抗器的場合a)多臺變頻器接同一電源b)同一電源上接有大容量晶閘管設(shè)備c)變壓器容量超過變頻器容量十倍以上
d)電源電壓不平衡度≥3%563、輸入交流電抗器
輸入交流電抗器可抑制變頻器輸入電流的高次諧波,明顯改善功率因數(shù)。輸入交流電抗器為另購件,在以下情況下應(yīng)考慮接入交流電抗器:①變頻器所用之處的電源容量與變頻器容量之比為10﹕1以上;②同一電源上接有晶閘管變流器負載或在電源端帶有開關(guān)控制調(diào)整功率因數(shù)的電容器;③三相電源的電壓不平衡度較大(≥3%);④變頻器的輸入電流中含有許多高次諧波成分,這些高次諧波電流都是無功電流,使變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)降低到0.75以下⑤變頻器的功率>30kW。574、無線電噪聲濾波器
濾波器就是用來削弱這些較高頻率的諧波電流,以防止變頻器對其他設(shè)備的干擾。濾波器主要由濾波電抗器和電容器組成。
a)輸入側(cè)濾波器b)輸出側(cè)濾波器c)濾波電抗器的結(jié)構(gòu)
圖8-30無線電噪聲濾波器各相的連接線在同一個磁心上按相同方向繞4圈(輸入側(cè))或3圈(輸出側(cè))構(gòu)成。需要說明的是:三相的連接線必須按相同方向繞在同一個磁心上,這樣,其基波電流的合成磁場為0,因而對基波電流沒有影響。584.直流電抗器(安裝在變頻器整流電路后
)做用:1)提高功率因數(shù)2)擬制電流尖峰596、直流電抗器直流電抗器除了提高功率因數(shù)外,還可削弱在電源剛接通瞬間的沖擊電流。如果同時配用交流電抗器和直流電抗器,則可將變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)提高至0.95以上。
圖
直流電抗器的外形60五.變頻器的功能與參數(shù)61CVF—G3V+VI1VI2I1X7V-UFGNDCM脈沖信號RS485RPRP10~20mA1.外接給定端1)電壓信號給定端2)電流信號給定端3)脈沖給定AB622.外接輸入控制端子圖
外控輸入電路633.外接輸出控制端子圖
外接輸出控制端1)故障輸出端2)模擬量輸出端3)通訊接口4)狀態(tài)信號輸出端TaTbTcOC1OC2CMAMAOAM-644.V/F控制設(shè)定功能圖
基本頻率Fb<電機額定頻率FN基本頻率最大頻率特點:U/F增大,磁通量Ф增大,磁路飽和,轉(zhuǎn)矩增大655.基本頻率>電機額定頻率特點:電機帶載的能力減小666.基本頻率與最大頻率圖9-6
基本頻率與最大頻率380V380V
最高頻率是變頻器-電動機系統(tǒng)可以運行的最高頻率?;绢l率是變頻器對電動機進行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線,應(yīng)按電動機的額定電定電壓設(shè)定。
677.上限頻率和下限頻率頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號源出故障,而引起輸出頻率的過高或過低,以防損壞設(shè)備的一種保護功能。此功能還可作限速使用。圖9-7
上限頻率和下限頻率a)攪拌機b)上、下限頻率688.跳躍頻率特點:變頻器所帶負載,在某一頻率點發(fā)生機械共振,使用跳躍頻率回避共振點699.加速時間與電流加速時間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時間
特點:加速時間過短易出現(xiàn)過電流70
啟動頻率配合轉(zhuǎn)矩提升功能,最佳調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩特性,設(shè)定值過大,會出現(xiàn)過電流故障。
加速時間設(shè)定要求:將加速電流限制在變頻器過電流容量以下,不使過流失速而引起變頻器跳閘。
起動特性:7110.升速方式通常大多選擇線性曲線;非線性曲線適用于變轉(zhuǎn)矩負載,如風(fēng)機等;S曲線適用于恒轉(zhuǎn)矩負載,其加減速變化較為緩慢。
圖9-19升速方式7211.降速時間與直流電壓減速時間是指從最大頻率下降到0所需時間
特點:減速時間過短,直流電壓升高73加減速時間
減速時間設(shè)定要點是:防止平滑電路電壓過大,不使再生過壓失速而使變頻器跳閘。加減速時間可根據(jù)負載計算出來,但在調(diào)試中常采取按負載和經(jīng)驗先設(shè)定較長加減速時間,通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警;然后將加減速設(shè)定時間逐漸縮短,以運轉(zhuǎn)中不發(fā)生報警為原則,重復(fù)操作幾次,便可確定出最佳加減速時間。
7412.直流制動圖9-22
直流制動的原理a)刨床示圖b)直流制動原理c)直流制動功能刨臺床身75
直流制動的特性:1)準(zhǔn)確停車變頻器給電動機輸入直流電,在電機定子上產(chǎn)生靜止恒定磁場,使電機快速停止。可與能耗制動聯(lián)合使用,一般≤20Hz時用直流制動。7613.停機功能圖9-23
停機方式a)預(yù)置時間減速停機b)自由停機c)直流制動停機7714.控制電路圖9-24正轉(zhuǎn)控制電路a)變頻器電路b)控制電路7815.脈沖啟動圖9-25
脈沖啟動電路a)三線控制接線b)電源控制電路
79AMAM-16.兩地控制圖9-26兩地升降速控制8017.頻率到達與頻率檢測圖9-27
頻率到達與頻率檢測a)頻率到達b)頻率檢測8118.過流保護由于逆變器的過載能力很差,大多數(shù)變頻器的過載能力都只有150%,允許遲續(xù)時間為1min。圖9-29變頻器過流保護8219.過流故障的原因圖9-30過流故障原因a)負載堵轉(zhuǎn)b)輸出短路c)內(nèi)部直流短路8320.其他原因引起的過流a)加速過快b)電動機磁飽和c)內(nèi)部采樣誤差8421.過電壓原因電動機處于再生制動狀態(tài),若減速時間設(shè)置得太短,或是由于電源系統(tǒng)的浪涌電壓都可以引起的過電壓。a)電源電壓過高b)減速過快c)電容補償器引起8522.欠電壓原因當(dāng)電網(wǎng)電壓過低時,會引起變頻器中間直流電路的電壓下降,從而使變頻器的輸出電壓過低并造成電動機輸出轉(zhuǎn)矩不足和過熱現(xiàn)象。a)線流電路斷路b)電源缺相c)大功率晶閘管設(shè)備干擾86儲氣罐壓力傳感器23.PID自動閉環(huán)調(diào)節(jié)圖9-34PID自動閉環(huán)控制VI1V+87儲氣罐壓力傳感器24.外界PID調(diào)節(jié)器圖9-35外界PID閉環(huán)控制IIGND88六、變頻器的選擇與運行89變頻器的選擇
變頻器的拖動對象是電動機,變頻器的選擇與電動機的結(jié)構(gòu)形式及量有關(guān),還與電動機所帶負載的類型特性相關(guān)?;\型電動機
1.依據(jù)負載電流選擇變頻器
2.考慮低速轉(zhuǎn)矩特性
3.考慮短時最大轉(zhuǎn)矩
4.考慮容許最高頻率范圍繞線式異步電動機
繞線式異步電動機采用變頻器控制運行,大多是對老設(shè)備進行改造,利用已有的電機。改用變頻器調(diào)速時,可將繞線式異步機的轉(zhuǎn)子短路,去掉電刷和起動器??紤]電機輸出時的溫度上升的問題,所以要降低容量的10%以上。應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。90變頻器的操作與運行變頻器的操作面板及顯示
圖
森蘭SB60系列變頻器的操作面板
1.變頻器操作面板顯示狀態(tài)1)停機狀態(tài)2)運行狀態(tài)3)故障狀態(tài)912.按鍵功能說明
92七、變頻器的調(diào)試與維護937.1變頻器系統(tǒng)的調(diào)試
7.1.1通電前的檢查
(1)外觀、構(gòu)造檢查
(2)絕緣電阻的檢查1)主電路:用萬用表檢查,必須用兆歐表時,應(yīng)按圖連接。
圖
用兆歐表測試主電路的絕緣電阻
2)控制電路不能用兆歐表對控制電路進行測試,只能用高阻量程萬用表。①全部卸開控制電路端子的外部連接。②進行對地之間電路測試,測量值若在1MΩ以上,就屬正常。③用萬用表測試接觸器、繼電器等控制電路的連接是否正確。
947.1.2通電檢查
(1)觀察顯示情況(2)觀察風(fēng)機(3)測量進線電壓(4)進行功能預(yù)置(5)觀察顯示內(nèi)容
957.1.3空載試驗將變頻器的輸出端與電動機相接,電動機不帶負載,主要測試以下項目:(1)測試電動機的運轉(zhuǎn)對照說明書在操作面板上進行一些簡單的操作,如啟動、升速、降速、停止、點動等。觀察電動機的旋轉(zhuǎn)方向是否與所要求的一致?控制電路工作是否正常?通過逐漸升高運行頻率,觀察電動機在運行過程中是否運轉(zhuǎn)靈活,有無雜音?運轉(zhuǎn)時有無振動現(xiàn)象,是否平穩(wěn)等。(2)電動機參數(shù)的自動檢測對于應(yīng)用矢量控制功能的變頻器,應(yīng)根據(jù)說明書的指導(dǎo),在電動機的空轉(zhuǎn)狀態(tài)下測定電動機的參數(shù)。有的新型系列變頻器也可以在靜止?fàn)顟B(tài)下進行自動檢測。967.1.4帶負載測試將電動機與負載連接起來進行試車。測試的內(nèi)容如下:1.低速運行試驗低速運行是指該生產(chǎn)機械所要求的最低轉(zhuǎn)速。電動機應(yīng)在該轉(zhuǎn)速下運行1~2小時。測試內(nèi)容:(1)生產(chǎn)機械的運轉(zhuǎn)是否正常?(2)電動機在滿負荷運行時,溫升是否超過額定值?2.全速啟動試驗將給定頻率設(shè)定在最大值,按“啟動按鈕”,使電動機的轉(zhuǎn)速上升至生產(chǎn)機械所要求的最大轉(zhuǎn)速,測試內(nèi)容:(1)啟動是否順利?
(2)啟動電流是否過大?(3)觀察整個啟動過程是否平穩(wěn)?
(4)停機狀態(tài)下是否旋轉(zhuǎn)?3.全速停機試驗:(1)直流電壓是否過高?(2)拖動系統(tǒng)能否停???4.高速運行試驗:(1)電動機的帶載能力?(2)機械運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)?977.2變頻器的維護與檢查
7.2.1維護注意事項(1)只有受過專業(yè)訓(xùn)練的人才能拆卸變頻器并進行維修和器件更換。(2)維修變頻器后不要將金屬等導(dǎo)電物遺漏在變頻器內(nèi),否則有可能造成變頻器損壞。(3)進行維修檢查前,為防止觸電危險,請首先確認以下幾項:①變頻器已切斷電源;②主控制板充電指示燈熄滅;③用萬用表等確認直流母線間的電壓已降到安全電壓(DC36V以下)。(4)對長期不使用的變頻器,通電時應(yīng)使用調(diào)壓器慢慢升高變頻器的輸入電壓直至額定電壓,否則有觸電和爆炸危險。987.2.2日常檢查與維護在變頻器的日常維護項目:1)變頻器的運行參數(shù)是否在規(guī)定范圍內(nèi),電源電壓是否正常。2)變頻器的操作面板顯示是否正常,儀表指示是否正確,是否有振動、震蕩等現(xiàn)象。3)冷卻風(fēng)扇部分是否運轉(zhuǎn)正常,有無異常聲音。4)變頻器和電機是否有異常噪音、異常振動及過熱的跡象。5)變頻器及引出電纜是否有過熱、變色、變形、異味、噪聲等異常情況。6)變頻器的周圍環(huán)境是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,溫度和濕度是否正常。997.2.3定期檢查定期檢查項目有:
1)輸入、輸出端子和銅排是否過熱變色,變形。
2)控制回路端子螺釘是否松動,用螺絲刀擰緊。
3)輸入R、S,T與輸出U、V,W端子座是否有損傷。
4)R
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