变频器在各类负载中的应用 fa8【中国自动化网社区】7067ce【http://sns.ca800.com】8766367
1.1变频器的额定数据 0b508【中国自动化网社区】41c44f【http://sns.ca800.com】03d4cf
输入：额定电压、频率、电压允许变动范围。 41【中国自动化网社区】dcea87【http://sns.ca800.com】ee607ed
输出：电压、频率、过载能力。 e42e13【中国自动化网社区】c2a91b【http://sns.ca800.com】ab
额定容量/kVA e42e13【中国自动化网社区】c2a91b【http://sns.ca800.com】ab
额定输出电流/A 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
适配电动机功率/Kw 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1.2变频器的功能预置 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
常用功能： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
a:选择操作方法（‘键盘操作’或‘外接端子操作’） 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
b:选择控制方式（‘V/F控制’‘无反馈矢量控制’‘有反馈矢量控制’） 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
c：预置U/f比（V/F控制下） 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
d：预置加、减速时间 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
根据生产机械的转动惯量大小，以及对加、减速时间的具体要求设计。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2.恒转矩负载的变频调速 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2.1 恒转矩负载的特点 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
TL=const 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
必须注意：这里所说的转矩大小的是否变化，是相对于转速变化而言的，不能和负载轻重变化时，转矩大小的变化相混淆。或者说,‘恒转矩’负载的特点是：负载转矩的大小，仅仅取决于负载的轻重，而和转速无关。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
功率特点 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
PL=TLNL/9550∝nL 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2.2恒转矩负载的低速运行与起动 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1）低速运行 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
恒转矩负载在低速运行时，也要求电动机具有足够大的电磁转矩，才能拖动负载稳定运行。对此，变频器可采取的对策有： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（1）加大变频器容量 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
低速长时间运行，变频器容量加一档。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（2）加大变频器提升功能 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
调试时可逐渐加大转矩提升量，直至能带动负载为止。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（3）加大转差补偿功能 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
在给定频率的基础上，增加一点与转差对应的频率。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（4）采用采用矢量控制方式 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
采用矢量控制方式后，低频运行时的带负载能力可达电动机额定转矩的1.5倍。但需注意：如是无反馈矢量控制，则部分变频器的最低频率最好不低于5HZ。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2）恒转矩负载的起动 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（1）起动特点 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
正常起动时负载的阻转矩为TL,而在起动瞬间，阻转矩增大为TLS.故恒转矩负载起动的特点是：重载起动。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（2）重载起动的对策 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
除了在低频时采取的各项对策外，还可以预置起动频率fs，（可以在起动瞬间有一点冲击力，以克服负载的静摩擦力）起动频率持续时间ts的长短，可根据具体情况决定。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2.3恒转矩负载的调速范围 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1.调速范围和负载率的关系 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
负载率不同，允许长时间运行的最高频率和最低频率也不一样，从而频率调节的范围也不同。不同负载率下的调速范围见下表： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
负载率（%） 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 最高频率/Hz 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 最低频率/Hz 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 调速范围 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 |
100 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 50 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 20 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 2.5 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 |
90 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 56 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 15 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 3.7 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 |
80 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 62 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 11 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 5.6 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 |
70 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 70 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 6 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 11.6 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 |
60 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 79 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 2 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 | 39.5 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753 |
由上表可见：负载率越大允许的调速范围越窄，常不能满足生产机械的要求。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2.满足调速范围的方法 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（1）尽量减小最低运行频率 具体方法有： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1）选用变频专用电动机 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2）采取矢量控制方式 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
迄今，无反馈矢量控制的最低运行频率可达（0.5-1）Hz；而有反馈矢量控制的最低运行频率可达0.1Hz。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（2）增大传动比 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
以下列实例说明： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
某恒转矩负载，要求最高转速为720r/min；最低转速为80r/min(调速范围αn=9)。满负载时负载侧的转矩为120N•m。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
电动机的额定功率为PN=11kW，额定转速为nN=1440r/min。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
传动装置的传动比为λ=2。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
采用变频调速，用户要求不增加额外的装置，如转速反馈装置及风扇等。但可以适当改变带轮的直径，在一定范围内调整传动比。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
计算如下： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1）电动机的额定转矩：TMN=9550PMN/nMN=9550*11/1440N•m=73N•m 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2）负载转矩的折算值：TL’=TL/λ=120/2N•m=60N•m 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
3）电动机的负载率：σA%=TL’/TMN=60/73*100%=82%α 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
4）核实允许的变频范围：当负载率为0.82时，允许频率范围约是12-60Hz，调速范围为αf=fmax/fmin=60/12=5＜αn（=9） 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
5）减小负载率的措施：由上表知，如果负载率为70%的话，则允许调频范围为（6-7）Hz，调频范围为70/6=11.7＞αn(=9) 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
电动机轴上的负载转矩应限制在 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
TL’≤TMNσA%=73N•m*70%=51N•m 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
确定传动比： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
λ’≥TL/TL’=120/51=2.3 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
选 λ’=2.5 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（3）校核 由于最高工作频率超过了额定频率，故需要进行必要的校核。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
电动机的转速范围 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
nMmax=nLmaxλ’=720*2.5=1800r/mim 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
nMmin=nLminλ’=80*2.5=200r/min 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
额定转差率 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
s=（n0-nM）/n0=（1500-1440）/1500=0.04 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
工作频率范围 假设在调速过程中，转差率不变，则 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
fmax=pnMmax/60(1-s)=2*1800/60*(1-0.04)=62.5Hz＜70Hz 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
fmin=pnMmin/60(1-s)=2*200/60*(1-0.04)=7Hz＞6Hz 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
可见，增大了传动比后，久可以减小电动机的负载率，使工作频率从在允许范围内。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2.4恒转矩负载的功能预置要点 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1.上下限频率的预置要点 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（1）上限频率的预置要点 上限频率应尽量接近基本频率。原因如下： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1）上限频率低于基本频率时，电动机的有效输出功率将减小。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2）上限频率高于基本频率时，电动机的有效转矩将减小。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（2）下限频率预置要点 频率太低时，在下限频率下运行时，电动机的有效转矩有可能小于负载转矩。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2.加、减速时间的预置要点 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（1）起、制动不频繁负载 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1）加速时间的预置，以起动电流不超过允许范围为准。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2）减速时间的预置，以直流电压不超过允许范围为准。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（2）频繁起、制动负载 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
由于加速过程和减速过程是“非生产过程”，故对于频繁起、制动负载，加、减速时间应尽量短，以不影响劳动生产为准。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
为避免不必要的跳闸，应： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1） 预置加、减速的防止跳闸（防失速）功能。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2） 接入制动电阻和制动单元。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
3.重力负载的变频调速 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
3.1溜钩的防止 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
在重物开始升降或停住时，要求制动器和电动机的动作之间必须紧密配合。制动器从抱紧到松开，及从松开到抱紧的动作过程需要时间（约0.6秒）；而电动机的电磁转矩是在通电或断电瞬间久立刻产生或消失的。故两者在配合上常会出问题。若电动机已经通电，而制动器尚未松开，将导致电动机的严重过载；反之，若电动机已经断电，而制动器尚未抱紧，则重物必将下滑，出现溜钩现象。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（1）原拖动系统的防溜钩措施 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1）由‘停止’到‘运行’电磁制动器线圈与电动机同时通电。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
存在问题：对电动机来说，延长了启动过程中大电流存在的时间；对制动器来说，影响闸瓦的寿命。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
3） 由‘运行’到‘停止’使制动器先于电动机0.6秒断电，以确保电动机在制动器已经抱紧的情况下断电。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
存在问题：对电动机来说，加大了断电前的电流；对制动器来说，影响闸瓦寿命。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（2）变频调速系统中的防溜钩措施 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
基本思想：让上述过程在很低的频率下进行，从而使电动机的电流和闸瓦的摩擦大为减小。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
3.2发生故障时的应急措施 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（1）制动单元损坏后的应急措施 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1）制动单元损坏的原因 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
与制动电阻的阻值匹配不好而烧坏功率管； 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
制动单元内部的开关电源损坏，导致功率管也损坏。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2）应急措施 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
制动单元中的开关器可以用三相交流接触器来代替，接触器的三对触头必须串联。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
三对触头串联的原因： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
交流接触器的主触点的耐压是500V，而直流电路的工作电压大于500V。三对串联后，耐压达1500V，裕量足够。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
交流接触器的灭弧系统较差，一般不适宜用在直流电路中。三对触点串联后，可以加强灭弧作用。由由于是电阻电路，灭弧相对容易。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（2）变频器跳闸时的防溜钩 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
变频器跳闸后，电动机处于自由制动状态，上述控制对策完全失去作用。这时，虽然电磁制动器将因失电而开始抱紧，但在尚未抱紧的过程中，重物必将下滑，形成溜钩。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
防溜钩的措施：在变频器跳闸时，在电动机绕组中迅速通入直流电流，使电动机处于直流制动状态。外加直流电源经一定的延时后撤消。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
3.3桥式起重大车的控制特点 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1）大车的馈电特点 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
瞬间的接触不良时有发生。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2）大车的拖动特点 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
大车拖动系统通常由两台电动机拖动两侧的主动轮同时移动，两台电动机由一台变频器供电。（下垂功能） 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
4恒功率负载的特点 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
4.1变频调速系统的主要问题 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
实例： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
某卷绕机负载的转速范围为153-318r/min,电动机的额定转速为960r/min，传动比λ=3。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
卷径最小时的负载转矩T’Lmin=10N•m ，卷径的最大时的负载转矩n’Lmax=60N•m 。负载的机械特性如图所示。
图中，横坐标是负载转矩TL；纵坐标是负载转速NL。进行计算时，为了比较，负载的转矩和转速都用折算值。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1) 负载侧的计算 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（1） 最高转速时的负载功率 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
PL=T’Lminn’Lmax/9550=10*960/9550kW≈1kW 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
（2） 最低转速时的负载功率 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
PL=T’Lmaxn’Lmin/9550=60*153/9550kW≈1kW 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
可以说：在卷绕的全过程中，负载的功率基本是恒定的。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2）电动机侧的计算 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
(1)电动机的额定转矩必须能够带动卷径最大时的负载转矩，即 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
TMN≥TLmax=60N•M 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
(2)电动机的额定转速必须满足负载的最高转速，即 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
nMN≥n’Lmax=960r/min 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
(3)电动机应满足的功率 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
PMN≥T’Lmaxn’Lmax/9550=60*960/9550≈6Kw 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
选 PMN=7.5kW 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
可见，所选电动机的功率比负载实际所需功率增大了7.5倍。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
这是因为，电动机既要满足负载的最大转矩，又要满足负载的最高转速，故所需容量为 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
PMN≥T’Lmaxn’Lmax 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
而负载实际所需功率为：PL=T’Lmaxn’Lmin/9550 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
两者之比为 PMN/PL≥n’Lmax/n’Lmin=αn 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
式中αn----负载的调速范围。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
4.2电动机功率与传动比的确定 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
1）基本考虑 考虑到电动机在ƒX>ƒN时的有效转矩线也具有恒功率性质，所以应该尽量利用电动机的恒功率区来带动恒功率负载，使两者的特性比较吻合。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
2）ƒX<=2ƒN时的电动机功率 当ƒmax=2ƒN时，因为电动机的最高转速比原来增大了一倍，则传动比λ’也必增大一倍为λ’=6. 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
(1)电动机的额定转矩 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
因为λ’=2λ，所以负载转矩的折算值减小了一半： 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
TMN>=T’Lmax=30N•M 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
(2)电动机的功率 虽然贪电动机的最高转速增大了，但额定转速未变，故 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
PMN>=TMNnMN/9550=30*960/9550kW≈3Kw 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
取 PMN=3.7kW 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
可见，所需电动机容量减小了一半。 92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
92【中国自动化网社区】54c16f【http://sns.ca800.com】59ce753
| 评论 |
|
李先生
唐僧
南方的狼